[發明專利]用于熱鍛的Ni基超合金

有效

• 申請號: 201710087122.2
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN107090556B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 大崎元嗣;植田茂紀;泉幸貴
• 申請（專利權）人: 大同特殊鋼株式會社
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C30/00
• 代理公司: 11112 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 王靜;高釗<國際申請>=<國際公布>=<

本發明涉及用于熱鍛的Ni基超合金，以質量％計，其包含C：大于0.001％且小于0.100％，Cr：11％以上且小于19％，Co：大于5％且小于25％，Fe：0.1％以上且小于4.0％，Mo：大于2.0％且小于5.0％，W：大于1.0％且小于5.0％，Nb：2.0％以上且小于4.0％，Al：大于3.0％且小于5.0％，和Ti：大于1.0％且小于3.0％，余量為不可避免的雜質和Ni，其中，該成分組成滿足以下兩個關系：3.5≤([Ti]+[Nb])/[Al]×10<6.5，和9.5≤[Al]+[Ti]+[Nb]<13.0。

技術領域

本發明涉及用于在熱鍛工藝后提供的各種產品的Ni基超合金。特別地，本發明涉及用于熱鍛的γ'析出強化型Ni基超合金，該Ni基超合金的熱鍛造性優異且高溫強度優異。

背景技術

例如，γ'析出強化型Ni基超合金被用作在高溫環境下要求具有機械強度的燃氣輪機或蒸汽輪機的高溫部件。據認為，γ'相由Ti、Al、Nb和Ta構成，并且可以通過增加合金中這些構成元素的含量來增加γ'相的析出量，由此可以增強合金在高溫下的機械強度。

另一方面，在使γ'相的析出量較大從而提高合金在高溫下的機械強度的情況下，制造過程中的合金的熱鍛造性(熱加工性)降低，并且如果由此使變形阻力過大，則在一些情況下不能進行鍛造。特別地，這在諸如渦輪盤之類的大型產品(其中由熱鍛造導致的變形是不可避免的)中變成了大問題。因此，已經研究了同時具有高溫強度和熱鍛造性的Ni基超合金的成分組成。

例如，作為這樣的Ni基超合金，專利文獻1公開了一種合金，該合金包含(以質量％計)：1.3％至2.8％的Al、微量至11％的Co、14％至17％的Cr、微量至12％的Fe、2％至5％的Mo、0.5％至2.5％的Nb+Ta、2.5％至4.5％的Ti、1％至4％的W、0.0030％至0.030％的B、微量至0.1％的C、和0.01％至0.06％的Zr，其中以原子％計，(1)Al+Ti+Nb+Ta為8至11，并且(Ti+Nb+Ta)/Al為0.7至1.3。其中，據認為Al、Ti、Nb和Ta的總量限定了γ'相的固溶溫度和γ'相分數，并且根據表達式(1)，γ'相分數控制在30％至44％的范圍內，且固溶體溫度控制為小于1145℃。此外，據認為，根據表達式(2)，增強了由γ'相導致的高溫環境下的機械強度，并且也防止了有害的η型和δ型針狀金屬間化合物相的析出。據認為根據上述內容，該合金具有高的鍛造性，使得即使在高于γ'相的固溶溫度的溫度下鍛造，也不會產生裂紋，這在UDIMET 720(“UDIMET”是注冊商標)的情況下是不可能的，并且還認為，與被稱為718Plus的Ni基超合金的情況相比，可以增加700℃(其為渦輪的運行溫度)下的機械強度。

此外，專利文獻2公開了一種具有如下成分組成的Ni基超合金，其包含：以質量％計，C：大于0.001％且小于0.100％、Cr：11.0％以上且小于19.0％、Co：0.5％以上且小于22.0％、Fe：0.5％以上且小于10.0％、Si：小于0.1％、Mo：大于2.0％且小于5.0％、W：大于1.0％且小于5.0％，Mo+1/2W：2.5％以上且小于5.5％、S：小于0.010％、Nb：0.3％以上且小于2.0％、Al：大于3.00％且小于6.50％、Ti：0.20％以上且小于2.49％，其中以原子％計，Ti/Al×10為0.2以上且小于4.0，并且Al+Ti+Nb為8.5％以上且小于13.0％。特別地，在專利文獻2中，通過增加Al、Ti和Nb的添加量來提高γ'相的析出量，并且據描述：高溫強度和熱鍛造性為權衡關系。在專利文獻2中，據認為增加Al的含量以防止γ'相的固溶溫度升高，并且同時實現了高溫強度和熱鍛造性。其中，將Nb的含量控制在0.3％以上且小于2.0％的范圍內，并且據認為在含有過量的Nb的情況下，γ'相的固溶溫度上升，從而會降低鍛造加工性，并且產生作為脆化相的拉夫斯(Laves)相，從而降低高溫強度。

專利文獻1：JP-T-2013-502511

專利文獻2：JP-A-2015-129341

發明內容