[發明專利]Ni基超合金

有效

• 申請號: 201810156719.2
• 申請日: 2018-02-24
• 公開（公告）號: CN108504903B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 橫田恭平;鷲見芳紀;小柳禎彥;高林宏之
• 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
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 常海濤;高釗

本發明涉及一種具有以下組成的Ni基超合金，其包含：以質量％計，C：0.1％至0.3％，Cr：8.0％至12.0％，Mo：1.0％至5.0％，Co：10.0％至20.0％，Ta：0.01％至1.50％，Ti：2.0％至4.2％，Al：5.0％至8.0％，V：0至1.5％，B：0.005％至0.030％，以及Zr：0.05％至0.15％，余量為Ni和不可避免的雜質，并且以原子％計，滿足以下關系，Ti+Al為16.0％至20.3％，且Ti/Al為0.3以下。

技術領域

本發明涉及一種Ni基超合金，其適合用作渦輪機葉輪等高溫部件的材料。

背景技術

例如，在高溫下(例如，在約950℃的高溫下)因受發動機廢氣驅動而旋轉的渦輪機葉輪以高速旋轉(例如，每分鐘的轉數為幾十萬)，因此，要求其高溫強度性能優異。

因此，作為渦輪機葉輪的材料，已經主要使用了高溫強度性能優異的Ni基超合金，特別是以Inconel 713C和MAR-M246為代表的Ni基鑄造合金。

作為Ni基超合金中高溫強度的強化機制，已經使用了固溶強化和γ'相(伽瑪相)析出強化。由于所析出的γ'相(作為金屬間化合物的Ni₃(Al,Ti,Nb)的相)作為強化相在高溫下是穩定的，所以難以通過鍛造來制造渦輪機葉輪，因此，通常主要通過使用Ni基鑄造合金的鑄造來制造渦輪機葉輪，并且在鑄造狀態下使用該渦輪機葉輪。

順便提及，在諸如渦輪機葉輪之類的旋轉體中，隨著部件的重量增加，慣性重量增加，并且(例如)旋轉升高時的響應變慢。因此，要求旋轉體的重量輕，即，比重低。

在如上所述的使用固溶強化和γ'相析出強化作為強化機制的Ni基合金中，隨著固溶強化元素的添加量的增加，高溫強度提高。然而，由于比重增加，因此難以應對降低比重的要求。

也考慮了這樣的方案，其中通過降低固溶強化元素的添加量并且增加γ'相的構成元素的添加量,從而在保持高溫強度的同時降低比重。然而，存在如下問題：在增加γ'相析出量的情況下，鑄造時固化工序期間容易產生鑄造裂紋，因此生產率變差。

如上所述，在待用作渦輪機葉輪等高溫部件的材料的合金中，除了要求高溫強度性能以外，還要求合金的比重低和可鑄造性優異。然而，還沒有提供任何充分滿足這些要求的Ni基合金。

順便提及，作為關于本發明的現有技術，以下專利文獻1描述了關于“鎳基合金”的發明，并且公開了一種鎳基合金，其具有由以下成分構成的組成(以重量％計)：Co：14％至19％，Cr：10％至15％，C：0.05％至0.2％，Mo：0至3％，以及Ti：3.1％至4.5％，余量為Ni和不可避免的雜質，并且滿足Ti/Al比為0.85以下。然而，在該專利文獻1中，沒有公開關于提高可鑄造性的具體手段，并且各實施例中的成分組成均與本發明不同。

專利文獻1：JP-A-2015-101753

發明內容

鑒于上述情況而完成了本發明，本發明的目的在于提供比重低且高溫強度性能和可鑄造性均優異的Ni基超合金。

本發明的第一方面是一種具有以下組成的Ni基超合金，其包含：以質量％計，C：0.1％至0.3％，Cr：8.0％至12.0％，Mo：1.0％至5.0％，Co：10.0％至20.0％，Ta：0.01％至1.50％，Ti：2.0％至4.2％，Al：5.0％至8.0％，V：0至1.5％，B：0.005％至0.030％，以及Zr：0.05％至0.15％，余量為Ni和不可避免的雜質，并且以原子％計，滿足以下關系，Ti+Al為16.0％至20.3％，且Ti/Al為0.3以下。

本發明的第二方面是根據本發明的第一方面的Ni基超合金，該Ni基超合金的比重為7.9g/cm³以下。