[發明專利]鎳基超耐熱合金和由所述超耐熱合金制成的部件

有效

• 申請號: 201080048118.1
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN102625856A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 亞歷山大·德沃;菲利普·埃里捷
• 申請（專利權）人: 奧貝爾&杜瓦爾公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C19/05;C22F1/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華;金惠淑

技術領域

本發明涉及鎳基超耐熱合金領域，尤其是用于制備陸上或航空渦輪機的部件，例如渦輪機的盤。

背景技術

渦輪機性能的提高需要高溫表現越來越好的合金。特別是，它們應能夠耐700℃左右的操作溫度。

為此目的，開發了超耐熱合金以確保在上述應用的那些溫度下的高機械性能(抗拉強度、抗蠕變性和抗氧化性、裂紋擴展強度(crack?propagation?strength))，同時保持良好的顯微結構穩定性，從而為由此制得的部件提供長的壽命。

可以滿足這些要求的已知合金通常具有高含量的促進γ’相Ni₃(Al，Ti)存在的元素，其比例通常大于結構的45％。這使得這些合金不可能經由常規途徑(鋼錠途徑)以滿意的結果實施，在常規途徑中，由液體金屬鑄錠后進行一系列成形處理和熱處理。這些合金只能通過粉末冶金術得到，其主要缺點是其制造成本非常高。

為了降低其制造成本，開發了允許經由常規途徑實施的合金。尤其是稱為UDIMET?720的鎳基超耐熱合金，如特別記載在文獻US-A-3,667,938和US-A-4,083,734中的。這種超耐熱合金通常具有以重量百分比描述的以下組成：

-痕量≤Fe≤0.5％，

-12％≤Cr≤20％，

-13％≤Co≤19％，

-2％≤Mo≤3.5％，

-0.5％≤W≤2.5％，

-1.3％≤Al≤3％，

-4.75％≤Ti≤7％，

對于低碳種類，-0.005％≤C≤0.045％；對于高碳種類，碳含量可提高到最多0.15％。

-0.005％≤B≤0.03％，

-痕量≤Mn≤0.75％，

-0.01％≤Zr≤0.08％，

余量是鎳及制造過程產生的雜質。

也開發了稱為TMW?4的合金，其以重量百分比表示的可能組成通常是：

-Cr＝15％，

-Co＝26.2％，

-Mo＝2.75％，

-W＝1.25％，

-Al＝1.9％，

-Ti＝6％，

-C＝0.015％，

-B＝0.015％，

余量是鎳及制造過程產生的雜質。

利用UDIMET?720或TMW?4型的超耐熱合金，有可能部分實現預期目標。由于其高的Co含量，這些合金在高溫下確實保持良好的機械性能，且這些合金可通過常規途徑由鋼錠獲得，因此比通過粉末冶金術更經濟的方式獲得。

然而，正是由于其大的Co含量(通常占12到27％)，它們的成本仍然很高。此外，由于尤其歸因于仍然很大(大約45％)的γ’相的體積分數導致低可鍛性，它們仍然難以經由常規鋼錠途徑實施。事實上，由于γ’相的大體積分數，可能進行鍛造而沒有裂紋形成風險的溫度區間是窄的，因而使得其需要頻繁回爐以在鍛造過程中持久地保持合適的溫度。而且，對于這些合金而言，γ’超固溶線(supersolvus)(即，γ’固溶線(solvus)溫度以上，并因此是使γ’相處于溶液狀態的溫度)鍛造是不可能的，因為具有產生裂紋的風險。這些合金只能進行亞固溶線鍛造(因此處于低于γ’固溶線的溫度)，這導致包含γ’相軸，并在用超聲波進行的非破壞性試驗期間引起滲透性缺陷的異質結構。因此對于這些合金，鍛造工藝需要高度技巧、難以控制且是昂貴的。

為了降低獲得這些合金的成本，開發了允許在接近700℃的使用溫度下進行上述應用的新的鎳超耐熱合金。一種已知的名為“718PLUS”的記載在文獻WO-A-03/097888中的這種類型的合金，通常具有以重量百分比表示的以下組成：

-痕量≤Fe≤14％，

-12％≤Cr≤20％，

-5％≤Co≤12％，

-痕量≤Mo≤4％，

-痕量≤W≤6％，

-0.6％≤Al≤2.6％，

-0.4％≤Ti≤1.4％，

-4％≤Nb≤8％，

-痕量≤C≤0.1％，

-0.003％≤P≤0.03％，

-0.003％≤B≤0.015％，

余量是鎳及由制備過程產生的雜質。