[發明專利]具有包括耐筏化γ′相的微觀結構的鎳基超合金以及由其制備的制品

在審

• 申請號: 202011283035.2
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112981183A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 邁克爾·道格拉斯·阿內特;喬恩·康拉德·謝弗;亞瑟·塞繆爾·佩克;馬克西姆·康特
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C30/00;C30B29/52;C22F1/10;F01D25/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;金飛

在非限制性示例中，提供了一種具有包括鎳基超合金的主體的制品。該鎳基超合金具有微觀結構，該微觀結構包括γ相基體和γ′相，該γ′相包括分散在該γ相基體中的多個耐筏化γ′顆粒。該多個耐筏化γ′顆粒具有約3微米至約15微米的平均顆粒周長、約1.2至約3的平均縱橫比，并且其中該鎳基超合金的微觀結構在整個主體上是基本上均勻的。

技術領域

本公開整體涉及鎳基超合金和由其制備的制品。更具體地，本公開涉及一種具有包括耐筏化γ′相的微觀結構的鎳基超合金以及由其制備的制品。

背景技術

由于鎳(Ni)基超合金在高溫操作環境下的高強度，其已廣泛用于制造各種工業部件，包括但不限于燃氣輪機零件、飛行器的發動機構件、化工廠材料、汽車的渦輪增壓器轉子以及高溫爐材料。Ni基超合金通常具有包括γ(γ)相和γ′(γ’)相的微觀結構。γ相可充當γ’相的基體，并且可被稱為γ基體。在γ’相中，多個γ′顆粒(“γ’顆粒”)或沉淀物可分散在γ基體中。通常認識到γ’相主要是高溫下Ni基超合金的高強度的原因，Ni基超合金中γ’相的更高的體積分數或體積百分比通常與Ni基超合金的更高強化作用相關聯。

盡管具有吸引人的特性，但Ni基超合金、尤其是具有單晶晶粒微觀結構的超合金(例如，單晶鎳基超合金)可能易于裂紋生長或筏化。例如，由Ni基超合金形成的工業部件可在某些操作條件下經歷裂紋生長、斷裂或筏化，從而導致操作失效、顯著維護和/或維修成本。在涉及某些重部件(例如，重量可高達25kg/55lbs的燃氣渦輪葉片)的應用中，挑戰變得甚至更加嚴重。此類重部件更難以均勻地熱處理，使得它們與重量小得多的部件(例如飛行器發動機部件)相比更易于裂紋生長，從而限制了對用于涉及某些重部件的應用中的Ni基超合金的選擇。

使Ni基超合金和由其制備的制品的裂紋生長最小化的常規方法是減小Ni基超合金中γ’相的體積分數。然而，該方法的結果是犧牲Ni基超合金中γ’相的強化作用。

發明內容

根據本公開的第一方面提供了一種制品，所述制品包括：主體，所述主體具有第一側壁、與所述第一側壁相對的第二側壁以及在所述第一側壁與所述第二側壁之間延伸的主體尺寸，所述主體還包括具有微觀結構的鎳基超合金，所述微觀結構包括：γ相基體，和γ′相，所述γ′相包括分散在所述γ相基體中的多個耐筏化γ′顆粒，其中所述多個耐筏化γ′顆粒具有約3.0微米至約15.0微米的平均顆粒周長、約1.2至約3.0的平均縱橫比，并且其中所述鎳基超合金的所述微觀結構在所述主體的整個所述主體尺寸上是基本上均勻的。

根據本公開的第二方面提供了一種鎳基超合金，所述鎳基超合金按所述鎳基超合金的重量百分比計包括：約4.0重量％至約7.0重量％的鋁(Al)、約5.0重量％至約10.0重量％的鉻(Cr)、約6.0重量％至約10.0重量％的鈷(Co)、0重量％至約1.5重量％的鉿(Hf)、0重量％至約3.0重量％的鉬(Mo)、0重量％至約2.0重量％的鈮(Nb)、0重量％至約6.0重量％的錸(Re)、約4.0重量％至約10.0重量％的鉭(Ta)、0重量％至約4.0重量％的鈦(Ti)、約4.0重量％至約8.0重量％的鎢(W)，并且其余部分為Ni和附帶的雜質，其中所述鎳基超合金具有微觀結構，所述微觀結構包括：γ相基體，和γ′相，所述γ′相包括分散在所述γ相基體中的多個耐筏化γ′顆粒，其中所述多個耐筏化γ′顆粒具有約3.0微米至約15.0微米的平均顆粒周長、約1.2至約3.0的平均縱橫比，其中所述多個耐筏化γ′顆粒的所述平均顆粒周長和所述平均縱橫比中的一者或兩者在所述鎳基超合金的整個所述微觀結構中是基本上均勻的。