[發明專利]一種鎳基耐高溫合金材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310060926.5
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN103074525A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 王玲;婁瑯洪;蘇靜;于永泗;朱耀宵
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術領域

本發明涉及航空、航天、軍工、熱電廠等使用的發動機、燃氣輪機等高溫材料領域，具體涉及一種鎳基耐高溫合金材料及其制備方法。

背景技術

高溫合金是現代發動機、火箭發動機以及燃汽輪機所必需的重要材料，從四十年代初至今已有七十多年的歷史。高溫合金的發展目標就是要提高使用溫度以滿足發動機效率和推力不斷提出的要求，而航空發動機用渦輪葉片材料的使用溫度每年以約8℃的速度穩定增長。

Rene’220合金是美國在Ni-Cr-Fe基合金Inconel718基礎上研制的的一種Ni-Cr-Co基耐高溫合金，與Inconel718相比，Rene’220合金中用Co代替Fe，增加了Ta含量。由于新合金中去掉了Fe，降低了有害相Laves的影響。而且用Co代替Fe后，合金的持久壽命得以很大提高。Ta的增加使合金在時效中形成大量的析出強化相，彌補了由于去掉Fe而帶來的強度損失。Rene’220合金的成分設計增加了強化相γ”的穩定性，承受高溫能力提高了50℃，同時保持了與Inconel718同樣優秀的鑄造工藝和焊接工藝性能。這將滿足高性能航空發動機發展的要求，是鑄造Inconel718合金強有力的替代者。

但是，Rene’220合金的鑄造性能和高溫使用性能并不穩定，并不能完全滿足現代發動機、火箭發動機以及燃汽輪機的需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種鎳基耐高溫合金材料，具有良好的鑄造工藝性能和高溫使用性能。

本發明的另一目的是提供上述合金材料的制備方法，該方法簡單易行，得到的鎳基耐高溫合金材料具有良好的鑄造工藝性能和高溫使用性能。

一種鎳基耐高溫合金材料，按照重量百分含量由下列物質組成：?C?0.02-0.03%，Cr?18-19%，Co?12-13%，Nb?4.5-5.1%，Mo?3.2-3.3%，Al?0.4-0.6%，Ti?0.8-1.2%，Ta?2.5-3.0%，B?0.008-0.011%，余為Ni。

一種所述鎳基耐高溫合金材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照合金材料的組成配料；

（2）將配好的料放入真空感應爐中冶煉得到合金液；

（3）將合金液進行澆鑄，然后冷卻至室溫即得所述鎳基耐高溫合金材料。

步驟（3）中澆鑄溫度為1380－1420℃，模溫950－970℃。

有益效果：

鎳基耐高溫合金材料中硼（B）的添加量對合金的凝固工藝性能有非常關鍵的影響，B含量越低，終凝溫度一般也越高。合金材料中B含量為0.008-0.011%時，合金材料的最終凝固的溫度范圍為1100-1120℃。如B含量為0.008%時，終凝溫度為1110溫度。當終凝溫度為1100-1120℃，合金在最終凝固階段有很好的補縮，最終的組織中縮孔少，具有良好的鑄造工藝性能；同時這個終凝溫度不影響合金的高溫使用性能，對合金固溶過程也有促進作用。

本發明鎳基耐高溫合金材料的制備方法，簡單易行，得到的鎳基耐高溫合金材料具有良好的鑄造工藝性能和高溫使用性能。

附圖說明

圖1是合金材料1的金相組織圖。

圖2是合金材料2的金相組織圖。

具體實施方式

實施例1

配方1的成分及其重量百分含量：C?0.03%，Cr?18.8%，Co?12%，Nb?5.0%，Mo?3.2%，Al?0.5%，Ti?1.0%，Ta?3.0%，B?0.003%，余為Ni。

按照配方1配好料后，放入25Kg真空感應爐中，冶煉得到合金液。將合金液進行澆鑄，澆鑄溫度為1390℃，模溫960℃，約在10分鐘內冷卻至室溫，得到合金材料1。

將合金材料1放入真空感應爐中，加熱到1400℃保溫5分鐘后，隨爐冷卻至1140℃保溫10分鐘，水淬后組織觀察其金相組織，見圖1。從圖1可以看出，合金材料1的組織中主要有g基體、條狀的d相、塊狀的Laves相和少量殘余液體組織L’。?

將合金材料1放入真空感應爐中，加熱至1400℃保溫5分鐘后，隨爐冷卻至1130℃保溫10分鐘，水淬后組織觀察，沒有發現液相組織。根據終凝溫度的定義，說明合金材料1的終凝溫度為1140℃。

實施例2