[發明專利]一種鎳基高溫合金和燃氣渦輪發動機部件

有效

• 申請號: 201611146863.5
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106636756B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 馮贛江;孫乃榮;熊江英
• 申請（專利權）人: 深圳市萬澤中南研究院有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05
• 代理公司: 深圳市華優知識產權代理事務所(普通合伙) 44319
• 代理人: 李麗君

本發明提供一種鎳基高溫合金，按質量百分比組成包括：Co：18?20％；Cr：13?15％；Al：2.9?3.5％；Ti：3.3?3.7％；Ta：0.9?1.1％；W：1.8?2.2％；Mo：2.5?3.5％；Nb：0.4?0.6％；Hf：0.1?0.3％；C：0.02?0.06％；B：0.003?0.012％；Zr：0.02?0.06％；余量為Ni和不可避免的雜質。通過采用優化Al、Ti、Nb、Ta元素來增加γ’體積分數，從而降低高溫合金材料在高溫長時間服役過程中的有害相的析出能力，提高材料的組織穩定性。通過調整W、Mo的含量來提高固溶強化效果并降低TCP相含量。另外，該合金調整了元素Hf、B的含量，并增加了Ta含量，從而提高了γ’相、MC相的穩定性，并有效改善原始顆粒邊界(PPB)的析出；因此很好的解決了高溫長期服役的鎳基高溫合金產生有害相的傾向，提升了合金材料的疲勞性能。

技術領域

本發明涉及高溫合金技術領域，尤其涉及一種鎳基高溫合金和燃氣渦輪發動機部件。

背景技術

一般來說，高溫合金是指在600℃以上及一定應力條件下能夠長期工作的高溫金屬材料，具有優異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。隨著工業的高速發展，高溫合金在各個領域中展現出了良好的應用前景，主要用于制造燃氣渦輪發動機的渦輪葉片、導向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機盤和燃燒室等高溫部件。

高溫合金材料按照制備工藝可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。高溫合金材料按基體元素主要可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。由于鐵基高溫合金組織不夠穩定,抗氧化性較差，高溫強度較差，不適合在較高溫度條件下(>800℃)應用，通常只能在650℃以下使用；而鈷是一種重要的戰略資源，世界上大多數國家缺鈷，使得鈷基合金的發展受到了限制。因而，以鎳為基體(含量一般大于50％)的鎳基高溫合金成為了目前高溫合金中應用最廣、發展最快的一類合金.其在700-1100℃范圍內具有較高的強度和良好的抗氧化性、抗燃氣腐蝕能力。鎳基高溫合金具有諸多優點，一是可以溶解較多的合金元素，且能保持較好的穩定性；二是可以形成有序的L12結構金屬間化合物γ’-[Ni(Al,Ti,Ta)]相作為強化相，使合金的得到有效的強化，獲得比鐵基，鈷基高溫合金更高的高溫強度；三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃氣腐蝕能力，通常其可以含有十多種元素，而Cr主要起抗氧化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強化作用。

盡管鎳基高溫合金具有優異的高溫性能諸如：抗疲勞、耐腐蝕及抗氧化等性能，但是高溫長期服役的鎳基合金在疲勞強度、屈服強度和極限抗拉強度等力學性能方面均會出現明顯下降。

因而，如何提高高溫長期服役的鎳基合金的高溫力學性能，成了亟待解決的關鍵問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種鎳基高溫合金和燃氣渦輪發動機部件，本發明提供的鎳基高溫合金在長期高溫的條件下，具有較好的力學性能。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種鎳基高溫合金，按質量百分比組成包括：

Co：18-20％；Cr：13-15％；Al：2.9-3.5％；Ti：3.3-3.7％；Ta：0.9-1.1％；W：1.8-2.2％；Mo：2.5-3.5％；Nb：0.4-0.6％；Hf：0.1-0.3％；C：0.02-0.06％；B：0.003-0.012％；Zr：0.02-0.06％；余量為Ni和不可避免的雜質。

優選的，所述Co的質量百分比具體為18.5-19.5％。

優選的，所述Cr的質量百分比具體為13.5-14.5％。

優選的，所述Al的質量百分比具體為3.0-3.4％。

優選的，所述Ti的質量百分比具體為3.4-3.6％。