[發明專利]Ni基合金部件的制備方法

有效

• 申請號: 201810898097.0
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109385589B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 太田敦夫;今野晉也
• 申請（專利權）人: 三菱動力株式會社
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10;C22C1/04;C22C19/05
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 陳彥;馬鐵軍

Ni基合金部件的制備方法，以低成本制造Ni基合金部件。Ni基合金部件具有如下化學組成：在母相γ相中析出的γ’相的700℃時的平衡析出量為30體積％以上80體積％以下，制備方法包括：合金粉末準備步驟，準備具有該化學組成的Ni基合金粉末；前驅體形成步驟，使用Ni基合金粉末形成γ相的平均結晶粒徑為50μm以下的前驅體；軟化熱處理步驟，將前驅體在γ’相的固溶溫度以上低于γ相熔點的溫度加熱以使γ’相固溶在γ相中后，從該溫度以100℃/h以下的冷卻速度緩慢冷卻至比γ’相的固溶溫度低50℃以上的低溫以實施熱處理，來制備在平均結晶粒徑50μm以下的γ相的結晶顆粒的粒界上析出20體積％以上的γ’相的軟化體。

技術領域

本發明涉及Ni(鎳)基合金部件的制備方法，尤其涉及能夠適用于渦輪部件等高溫部件的、具有優異高溫機械性能的Ni基合金部件的制備方法。

背景技術

對于飛機或火力發電站的渦輪(燃氣渦輪、蒸汽渦輪)，出于提高熱效率目的，主流體溫度的高溫化成為技術趨勢，提高渦輪高溫部件的高溫機械特性成為重要的技術課題。暴露于最為嚴酷的環境下的渦輪高溫部件(例如渦輪動葉片、渦輪固定葉片、轉子盤、燃燒室部件、鍋爐部件)，由于反復受到運行中的旋轉離心力、振動、伴隨啟動/停止的熱應力，提高其機械特性(例如蠕變特性、拉伸特性、疲勞特性)尤為重要。

為了滿足所要求的各種機械特性，作為渦輪高溫部件的材料，廣泛使用析出增強鎳基合金材料。尤其是在高溫特性重要的情況下，使用在母相γ(Gamma)相中析出的γ’(Gamma prime)相(例如Ni₃(Al,Ti)相)的比例提高的強析出增強鎳基合金材料(例如析出30體積％以上γ’相的Ni基合金材)。

作為主要的制備方法，諸如渦輪動葉片、渦輪固定葉片的部件，從蠕變特性的觀點出發，歷來使用精密鑄造法(尤其是單向凝固法、單晶凝固法)。另一方面，渦輪盤、燃燒室部件，從拉伸特性或疲勞特性的觀點出發，通常采用熱鍛造法。

但是，對于析出增強鎳基合金材料，如果為了進一步提高高溫部件的高溫特性而進一步提高γ’相的體積率，則存在加工性、成形性劣化，高溫部件的制造產量降低(即制造成本增加)這樣的弱點。因此，與研究高溫部件的特性提高同時，進行了各種穩定制造該高溫部件的技術的研究。

例如，在專利文獻1(日本特開平9-302450)中記載了如下方法：從鍛造預制體制備結晶粒度得到控制的Ni基超合金部件的方法，包括：準備Ni基超合金預制體，其具有包含γ相與γ’相的混合物的顯微組織、再結晶溫度及γ’溶線溫度(Solvus temperature)(此處，γ’相占Ni基超合金的至少30容量％)；在比大致1600°F以上的γ’溶線溫度低的溫度下，以應變速度為每秒約0.03～約10對上述超合金預制體進行熱模鍛造；將所得到的熱模鍛造超合金工作物進行等溫鍛造以形成加工后部件；將由此得到的部件進行過固溶(supersolvus)熱處理以生成ASTM 6～8的實質上均勻的粒子顯微組織；將部件從過固溶熱處理溫度冷卻。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平9-302450號公報

專利文獻2：日本專利第5869624號公報

發明內容

發明所要解決的課題

根據專利文獻1，即使是γ’相的體積率較高的Ni基合金材，也能夠不發生裂紋以較高的制造產量來制備鍛造品。然而，專利文獻1的技術，實施通過低應變速度進行的超塑性變形的熱鍛造步驟以及此后的等溫鍛造步驟，因此存在需要特殊的制造裝置，同時需要較長的處理時間(即，設備成本以及工藝成本較高)的弱點。

對于工業制品，當然強烈要求其低成本化，確立以低成本制造制品的技術，是最重要的課題之一。