[發明專利]一種具有高塑性的鎳基粉末高溫合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201711480704.3
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108165830B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 張義文;賈建;孫志坤;劉建濤;韓壽波;劉明東
• 申請（專利權）人: 北京鋼研高納科技股份有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C1/04;C22F1/10
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 武悅;姬長平

本發明涉及一種具有高塑性的鎳基粉末高溫合金，按重量百分比計，包括C 0.02％～0.04％，Co 18.5％～20.5％，Cr 11.5％～13.5％，Mo 3.5％～4.50％，W 0.8％～1.0％，Al 3.85％～4.15％，Ti 2.35％～2.65％，Nb 0.8％～1.2％，B 0.015％～0.025％，Zr 0.035％～0.045％，Hf 0.3％～1.5％，其余為Ni。同時，本發明還提供了一種具有高塑性的鎳基粉末高溫合金的制備方法。本發明通過調整合金中各個元素的含量，設計一種新型合金，本發明通過合金中各元素之間的相互作用，經過相應的熱處理后，所制備得到的合金的強度和塑性達到較好的配合，與FGH4091合金相比，合金強度與FGH4091相當，而塑性大幅度提高，在760℃條件下進行對比，本發明合金的斷面收縮率相對于FGH4091合金提高了至少64.5％。

技術領域

本發明涉及鎳基粉末高溫合金技術領域，尤其涉及一種具有高塑性的鎳基粉末高溫合金及其制備方法，特別是適用于760℃以下使用的航空發動機渦輪盤等部件。

背景技術

隨著航空工業的發展，航空發動機渦輪前溫度不斷提高，對粉末高溫合金的高溫強度提出了越來越高的要求，與此同時，對材料的韌化也提出了更高的要求。因而，粉末高溫合金在高溫下應具有較高的拉伸強度，同時具有一定的塑性，防止發生脆斷。

提高高溫合金塑性的途徑有：(1)控制合金中TCP相的析出。高溫合金基體中加入的固溶強化元素，也是形成TCP脆性相的主要元素。TCP相的析出，造成合金塑性降低，嚴重時發生脆斷，通過調整固溶強化和沉淀強化合金化元素的加入量來控制TCP有害相的析出；(2)控制晶粒尺寸與形狀。晶粒尺寸減小，晶界總面積增大，可增加晶界對裂紋的形成與擴展的阻力，從而提高渦輪盤材料的韌性和塑性；同時，彎曲晶界可有效地組織晶界滑動，推遲裂紋的產生和擴展，改善合金的塑性。通過調整冶煉、熱加工或熱處理工藝，來控制晶粒尺寸與形狀；(3)提高合金的純度，把有害雜質元素降到最低。通常通過精選原材料、冶煉工藝等來實現；(4)加入適量的有益微量元素。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種具有高塑性的鎳基粉末高溫合金及其制備方法，用以解決現有技術的改進僅是針對某種合金的基礎上改進，而無法制備全新高塑性鎳基粉末高溫合金的問題，本發明的高塑性鎳基粉末高溫合金特別適用于760℃以下使用的航空發動機渦輪盤等部件。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種具有高塑性的鎳基粉末高溫合金，按重量百分比計，包括C 0.02％～0.04％，Co 18.5％～20.5％，Cr 11.5％～13.5％，Mo 3.5％～4.50％，W 0.8％～1.0％，Al 3.85％～4.15％，Ti 2.35％～2.65％，Nb 0.8％～1.2％，B 0.015％～0.025％，Zr 0.035％～0.045％，Hf 0.3％～1.5％，其余為Ni。

本發明有益效果如下：本發明通過調整合金中各個元素的含量，設計一種新型合金，本發明通過合金中各元素之間的相互作用，經過相應的熱處理后，所制備得到的合金的強度和塑性達到較好的配合，與FGH4091合金相比，合金強度與FGH4091相當，而塑性大幅度提高，在760℃條件下進行對比，本發明合金的斷面收縮率相對于FGH4091合金提高了至少64.5％。

在上述方案的基礎上，本發明還做了如下改進：

進一步的，所述鎳基粉末高溫合金按重量百分比計，包括C 0.025％～0.036％，Co18.9％～19.9％，Cr 12.1％～13.0％，Mo 3.85％～4.12％，W 0.87％～0.96％，Al 3.92％～4.07％，Ti 2.43％～2.55％，Nb 0.89％～1.17％，B 0.018％～0.024％，Zr 0.037％～0.043％，Hf 0.43％～1.27％，其余為Ni。