[發明專利]低錸、高強度抗熱腐蝕的鎳基單晶高溫合金及其制造方法

在審

• 申請號: 201811154977.3
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109371288A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 魏先平;楊功顯;鞏秀芳;郭維華;李海松;楊明;楊啊濤
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方汽輪機有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C30B29/52;C30B11/00;C30B33/02;C22F1/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 張先華;錢成岑

本發明公開了一種低錸、高強度抗熱腐蝕鎳基單晶高溫合金及制造方法，組成合金的化學成分重量百分比為：Cr：9.0～12.0％，Co：8.0～11.0％，Mo：0.2～1.5％，W：4.5～7.0％，Al：3.5～5.5％，Ti：2.0～4.0％，Ta：4.5～6.5％，Hf：0.1～0.3％，Re：1.2～2.0％，余量為Ni。高溫持久性能優于PWA1483合金，Re元素較低，具有良好的抗熱腐蝕性能。與目前已有的鎳基單晶高溫合金對比，本合金成分中Cr元素含量較高，具有較強的抗熱腐蝕性能；合金具有良好的高溫持久性能，高溫性能優于PWA1483，982℃/100MPa蠕變時間≥5000h。

技術領域

本發明屬于鎳基單晶高溫合金制造技術領域，具體涉及一種低錸、高強度抗熱腐蝕的鎳基單晶高溫合金及其制造方法，主要適用于制備在承受高溫、高壓、高載荷及高腐蝕工況下的熱端零部件，如重型燃氣輪機高溫葉片。

背景技術

目前，隨著工業的發展，艦船動力燃機、地面工業燃氣輪機以及適合海洋條件下的航空發動機具有巨大的市場空間，但是這些環境具有較強的腐蝕性，因此對燃氣輪機和航空發動機的強度和抗腐蝕性能有較高的要求，需要具有高強度和抗腐蝕性能較強的材料作為支撐，才能推動重型燃機和航空發動機的發展。

目前鎳基單晶高溫合金已經發展到第五代，但是，這些鎳基單晶高溫合金主要適用于航空發動機渦輪葉片的制備。由于重型燃機用高溫合金的長時穩定性、持久性能、蠕變與疲勞的交互作用和抗腐蝕性能比航空發動機用高溫合金更加重要，因此航空發動機用高溫合金不能簡單的應用于重型燃機透平葉片，我國應用在重型燃氣輪機用鎳基單晶高溫合金尚處于空白階段，因此研發適用于重型燃機用鎳基單晶高溫合金意義重大。

由于Re元素在鎳基單晶高溫合金中起到重要的強化作用，因此隨著Re元素含量的提高，鎳基高溫合金的耐熱溫度也隨著提高。目前第三代鎳基高溫合金中的Re元素含量已提高到了6％。但是，Re元素為稀有元素，而且提高Re 元素含量會導致合金成本提高、密度增大、容易析出TCP相等缺陷，因此研發一種低錸、抗熱腐蝕性能的鎳基單晶高溫合金是很有必要和急需的。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種低錸、高強度、抗熱腐蝕的鎳基單晶高溫合金及其制造方法，該合金的持久性能和抗熱腐蝕性能優于PWA1483合金，而且 Re元素含量低于3％，有效降低了制造成本。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種低錸、高強度抗熱腐蝕鎳基單晶高溫合金，組成合金的化學成分重量百分比為：Cr：9.0～12.0％，Co：8.0～11.0％， Mo：0.2～1.5％，W：4.5～7.0％，Al：3.5～5.5％，Ti：2.0～4.0％，Ta：4.5～6.5％， Hf：0.1～0.3％，Re：1.2～2.0％，余量為Ni。

本發明所述的低錸、高強度抗熱腐蝕鎳基單晶高溫合金，組成合金的化學成分重量百分比為：Cr：9.5～10.5％，Co：9.0～10.0％，Mo：0.5～1.0％，W：5.2～5.8％， Al：4.3～4.7％，Ti：2.75～3.15％，Ta：5.3～5.7％，Hf：0.12～0.18％，Re： 1.3～1.7％，余量為Ni。

本發明所述的低錸、高強度抗熱腐蝕鎳基單晶高溫合金，組成合金的化學成分重量百分比為：Cr：9.8％，Co：9.6％，Mo：0.7％，W：5.4％，Al：4.5％， Ti：2.93％，Ta：5.5％，Hf：0.15％，Re：1.4％，余量為Ni。

本發明所述的低錸、高強度抗熱腐蝕鎳基單晶高溫合金，組成合金的化學成分重量百分比為：Cr：9.6％，Co：10.0％，Mo：0.6％，W：5.8％，Al：4.5％， Ti：3.15％，Ta：5.5％，Hf：0.14％，Re：1.5％，余量為Ni。