[發明專利]一種耐高溫鎳基合金

有效

• 申請號: 201210305903.1
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN102808115A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 葉綠均
• 申請（專利權）人: 葉綠均
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及合金金屬領域，特別涉及一種耐高溫鎳基合金。

背景技術

高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料。半個世紀以來，航空發動機渦輪前溫度從40年代的730℃提高到1677℃。使用溫度的提高對航空發動機材料提出了越來越苛刻的要求。鎳基高溫合金是迄今性能最為優越，用途最為廣泛航空發動機材料。當前該合金使用溫度的上限溫度達到了1200℃左右，已接近于合金的熔點，但仍是目前先進發動機中承受溫度最高，應力載荷最大的關鍵部件的首選材料。

鎳基高溫合金具有優異的抗高溫氧化和高溫腐蝕的性能。與鐵基高溫合金相比，鎳基高溫合金具有良好的導熱性、較高的組織穩定性，可以固溶更多的元素而不產生有害相；鎳基高溫合金與鈷基合金相比，具有比重輕、價格低、強度高和抗氧化性好的特點。此外，鎳基高溫合金還具有優良的可鑄性與高溫持久性能。

決定鎳基高溫合金優異性能的是其沉淀析出的面心立方金屬間化合物γ′相(Ni₃Al)強化。有些合金如In718還有序體心四方γ″(Ni₃Nb)強化。一般的鈷基高溫合金由于缺乏γ′相的強化作用，僅靠固溶強化和碳化物強化，因此一般難以達到鎳基高溫合金的強度水平。

鎳基高溫合金通過適當調節合金成分，可以使合金不但具有鈷基合金無法比擬的高溫強度，而且還具有較高的初熔溫度、較好的冷熱疲勞性能、較高的塑性和韌性，較高的抗氧化和耐腐蝕性，較低的密度，在航空發動機很多部件上應用具有特殊的意義。

國內用于航空發動機的鎳基高溫合金盡管已開發了很多，例如K403、K405、K441和K417G等合金，這些合金最大的缺點就是初熔溫度及塑性與鈷基高溫合金相比相差較大，限制了這些合金的應用。金屬間化合物雖然具有比重低和強度高的特點，但由于其塑性和抗氧化性較差，限制了其使用。所以就需要開發一種合金，要求具有高初熔溫度、低密度、具有良好鑄造性能、好的熱疲勞性能和較高的抗高溫氧化性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種有較高熔點能夠長時間耐受1350℃以上高溫的，且同時具有較好抗拉強度和屈服強度的鎳基合金。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種耐高溫鎳基合金，所述鎳基合金以重量百分數計由下列組分組成：Cr：26.0-28.0％，Co：5.3-5.7％，Mo：8.2-8.6％，W：2.4-2.8％，V：0.4-0.6％，Ta：3.8-4.2％，Al：5.6-6.0％，Ti：1.3-1.7％，Nb：2.1-2.5％，B：0.004-0.006％，0.1≤Cu≤0.4，0＜C≤0.08，0＜Si≤0.3，0＜Mn≤0.5，余量為Ni。

優選，所述鎳基合金以重量百分數計由下列組分組成：Cr：26.5-27.5％，Co：5.4-5.6％，Mo：8.3-8.5％，W：2.5-2.7％，V：0.45-0.55％，Ta：3.9-4.1％，Al：5.7-5.9％，Ti：1.4-1.6％，Nb：2.2-2.4％，B：0.0045-0.0055％，0.1≤Cu≤0.4，0＜C≤0.08，0＜Si≤0.3，0＜Mn≤0.5，余量為Ni。

最優選，所述鎳基合金以重量百分數計由下列組分組成：Cr：27％，Co：5.5％，Mo：8.4％，W：2.6％，V：0.50％，Ta：4.0％，Al：5.8％，Ti：1.5％，Nb：2.3％，B：0.005％，0.1≤Cu≤0.4，0＜C≤0.08，0＜Si≤0.3，0＜Mn≤0.5，余量為Ni。

鉻能顯著提高強度、硬度、耐磨性、抗氧化性、耐腐蝕性，可以作為耐高溫合金材料的重要合金元素。

本發明提供的合金中含有較高的Co、W、Mo、Ta等強化元素，使合金具有較好的高溫持久性能和較高的高溫強度。

本發明加入適量的B和V可形成適量的彌散分布的碳化物，同時B可強化晶界，從而進一步提高鎳基合金的高溫性能。

本發明通過使合金中含有較高的Al含量和適當的Ti含量，以保證合金良好的抗氧化性能和較高的室溫和高溫強度。

本發明加入適當的Nb，可以抑制偏析，提高組織穩定性。

本發明具有如下有益效果：