[發(fā)明專利]一種高蠕變持久性能的鎳基粉末高溫合金及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011636624.4
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112899528A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 楊金龍;郭建政;張建庭;馬向東;龍安平;肖磊;熊江英
• 申請（專利權）人: 深圳市萬澤中南研究院有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C1/04;B22F3/15;B22F3/20;B22F3/17;B22F3/24;C22F1/10
• 代理公司: 深圳市華優(yōu)知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44319
• 代理人: 余薇

本發(fā)明公開了一種高蠕變持久性能的鎳基粉末高溫合金，其特征在于，所述鎳基粉末高溫合金的成分包括：18?20wt％Co；12.5?13.5wt％Cr；3.0?3.4wt％Al；3.5?3.9wt％Ti；3.75?4.25wt％W；3.75?4.25wt％Mo；0.9?1.1wt％Ta；1.1?1.3wt％Nb；0.15?0.25wt％Hf；0.035?0.055wt％C；0.02?0.03wt％B；0.04?0.06wt％Zr；其余為Ni。本發(fā)明提供的鎳基粉末高溫合金調節(jié)了Ta、Nb、Hf、W、Mo和Ti元素含量，特別是通過減低合金中的Ta含量，提高Nb含量，提高合金中TCP相形成門檻值，提高材料的高溫穩(wěn)定性，適當調整C元素，強化晶界，有利于高溫蠕變性能。

技術領域

本發(fā)明涉及高溫合金技術領域，特別涉及一種新型高蠕變持久性能的鎳基粉末高溫合金及其制備方法。

背景技術

航空發(fā)動機是飛機的心臟，被譽為現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”和“工業(yè)之花”，具有高技術壁壘。鎳基粉末高溫合金因具有組織均勻、無偏析、晶粒細小、高溫強度高、高溫穩(wěn)定性優(yōu)異、耐腐蝕和抗氧化強等優(yōu)異性能，廣泛應用于航空發(fā)動機熱端部件。高推重比發(fā)動機渦輪盤是發(fā)動機熱端部件的關鍵部件之一，工作條件異常苛刻，在高溫環(huán)境下要承受渦輪葉片的離心負荷引起的高輪緣載荷，且本身在高速旋轉的同時還起到傳送扭矩的作用。渦輪盤工作時，盤心部位工作溫度相對較低，但它相應要受到渦輪軸的扭轉作用，要求細晶粒組織保證足夠的蠕變抗力和疲勞抗力，盤緣部位承受工作溫度相對較高，要求粗晶粒組織保證足夠的蠕變抗力和抗疲勞擴展性能。

隨著發(fā)動機進氣口溫度越來越高，要求粉末高溫合金渦輪盤服役溫度越來越高。尤其高壓渦輪盤在轉動過程中高溫(800℃)蠕變性能要求越來越高。因此，需不斷設計開發(fā)滿足蠕變性能要求的高溫合金。蠕變性能是指材料在承受溫度和應力的共同作用時抵抗變形的能力。重要的工程構件如渦輪盤等對蠕變變形有嚴格的要求，一般以蠕變變形量達到0.2％的時間來評價材料的蠕變性能。

目前，航空發(fā)動機渦輪盤使用的鎳基粉末高溫合金主要有RR1000、 Rene104、Rene88DT、FGH98、FGH98I、LSHR。其合金成分(wt％)如圖1 (表1)所示。雖然這些合金均具有良好的綜合性能，但是還存在一些缺陷，難以滿足蠕變性能越來越高的要求。例如，RR1000中Ta含量高，Nb的含量低，合金中TCP相形成門檻值低，材料穩(wěn)定性差。Rene104中W含量低，高溫強度低，蠕變性能差。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是在于提供一種高蠕變持久性能的鎳基粉末高溫合金及其制備方法，解決上述技術問題。

針對上述技術問題，本發(fā)明提出了高蠕變持久性能的鎳基粉末高溫合金，所述鎳基粉末高溫合金的成分包括：

18-20wt％Co；

12.5-13.5wt％Cr；

3.0-3.4wt％Al；

3.5-3.9wt％Ti；

3.75-4.25wt％W；

3.75-4.25wt％Mo；

0.9-1.1wt％Ta

1.1-1.3wt％Nb；

0.15-0.25wt％Hf；

0.035-0.055wt％C；

0.02-0.03wt％B；

0.04-0.06wt％Zr；

其余為Ni。

優(yōu)選的，包括0.95-1.0wt％Ta；

優(yōu)選的，包括1.15-1.2wt％Nb；