[發(fā)明專利]高溫合金材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310682333.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103667799A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖云虎;羅明;雷德江;黃志永;張華國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川六合鍛造股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C19/05
• 分類號(hào): C22C19/05;C22C1/02;C22B9/18;C22F1/10
• 代理公司: 四川省成都市天策商標(biāo)專利事務(wù)所 51213
• 代理人: 楊剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高溫合金材料，尤其涉及一種用于航空、航天及核工業(yè)領(lǐng)域的Ni-Cr-W系高溫合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件的工作環(huán)境對(duì)材料提出了苛刻的使用要求。

首先是高溫。航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)從壓氣機(jī)到尾噴管，各零部件在一定溫度下工作，有些零件要在800℃以上的條件下長(zhǎng)期工作。

其次是高應(yīng)力。一些高溫部件，由于震動(dòng)、氣流的沖刷，特別是旋轉(zhuǎn)造成的離心作用，將承受較大的應(yīng)力。如渦輪葉片的應(yīng)力可達(dá)300～409Mpa。

再次是氧化和腐蝕等化學(xué)作用。燃?xì)庵写嬖诖罅康难酢⑺畾猓⒋嬖赟O₂、H₂S等腐蝕性氣體，都對(duì)高溫零件起氧化和腐蝕作用。

而且，隨著航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，推重比的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)部件的工作環(huán)境日益苛刻。以渦輪進(jìn)口溫度為例，現(xiàn)役機(jī)種為1600K左右，在研機(jī)種達(dá)到1850～1950K，預(yù)研機(jī)種將高達(dá)2250～2350K。發(fā)展更高推重比的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，首要任務(wù)是研制使用性能優(yōu)異的高溫材料。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)高溫材料的基本要求主要是：

1、較高的熱穩(wěn)定性，即高溫下的抗腐蝕（主要是抗氧化）能力；

2、高的熱強(qiáng)度；

3、良好的工藝性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高溫合金材料及其制備方法，滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件在其工作環(huán)境下的使用要求。

考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的一個(gè)方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高溫合金材料，包括：

C：0.05～0.15(重量百分比)；Cr：20.0～24.0(重量百分比)；

Mo：1.00～3.00(重量百分比)；W：13.0～15.0(重量百分比)；

Si：0.25～0.75(重量百分比)；Mn：0.30～1.00(重量百分比)；

Co：1.00～3.00(重量百分比)，余量是Ni和雜質(zhì)。

為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的技術(shù)方案是：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述雜質(zhì)包括：

P≤0.015(重量百分比)；S≤0.005(重量百分比)；

Fe≤3.00(重量百分比)；Ti≤0.010(重量百分比)。

本發(fā)明還可以是：

一種制備高溫合金材料的方法，包括：

（1）取所需元素于真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度1540～1560℃；在熔煉過(guò)程中調(diào)節(jié)各元素的含量，使其重量比符合設(shè)計(jì)要求，控制雜質(zhì)元素的含量盡量低，溶液澆注成自耗電極；

（2）將自耗電極于電渣爐中重熔精煉，進(jìn)一步降低雜質(zhì)元素的含量，使其符合設(shè)計(jì)要求，重熔成電渣錠。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案：

1）將電渣錠加熱鍛造制成鋼棒，步驟及工藝參數(shù)如下；

將鋼棒加熱至1200～1230℃，保溫24小時(shí)后爐冷至1110～1130℃、再保溫2～3小時(shí)，開(kāi)始鍛造；

2）鋼棒鍛后空冷至室溫；

3）鋼棒表面處理，對(duì)成品鋼棒表面進(jìn)行車光處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，制得成品鋼棒。

4）在成品鋼棒上取樣檢驗(yàn)力學(xué)性能，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能試驗(yàn)；

--試樣熱處理步驟及工藝參數(shù)如下：

固溶：加熱溫度1200～1240℃時(shí)間1小時(shí)

冷卻方式：水冷

--試樣室溫拉伸試驗(yàn)技術(shù)要求如下：

抗拉強(qiáng)度??Rm≥760Mpa

屈服強(qiáng)度??RP0.2≥310Mpa

伸長(zhǎng)率????A4≥40％

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是：

本發(fā)明的技術(shù)方案中，采用上述材料及相應(yīng)工藝方法制備的高溫合金材料，經(jīng)室溫拉伸試驗(yàn)，結(jié)果表明其力學(xué)性能完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)結(jié)果如下：

室溫拉伸：