[發明專利]一種長時穩定性好的高溫合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202110492321.8
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113265564B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 束國剛;高楊;劉偉;安寧;徐超;李振瑞;段方苗;彭劼;余志勇;劉海穩;孫健;安楊;李崇巍;李占青
• 申請（專利權）人: 中國聯合重型燃氣輪機技術有限公司;北京北冶功能材料有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C1/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廉世坤

本發明公開了一種長時穩定性好的高溫合金，所述高溫合金包括：C：0.05～0.16％；Cr：8.0～9.5％；Co：9～10.5％；W：9.0～10.5％；Mo：0.2～1.0％；Ta：2.5～3.5％；Al：5.0～6.0％；Ti：0.5～1.5％；B：0.01～0.02％；Hf：1.0～2.0％；Zr：0.004～0.06％；Mg：0.001～0.005％；Si≤0.15％；Mn≤0.05％；余量為Ni和不可避免的雜質，以質量計；其中，B、Mg的質量百分含量滿足關系式0.032％≤B+12.6Mg≤0.068％。本發明的長時穩定性好的高溫合金不僅具有優良的力學性能，還具有長時穩定性和持久壽命，完全滿足先進航空發動機和燃氣輪機設計和使用的要求，適用于航空發動機和燃氣輪機熱端部件透平葉片等中長期服役的零部件。

技術領域

本發明屬于高溫合金技術領域，具體涉及一種長時穩定性好的高溫合金，特別地，還涉及一種長時穩定性好的高溫合金的制備方法。

背景技術

目前先進航空發動機和燃氣輪機不僅對精密熱端部件的初始加工精度和裝配精度要求極高，而且要求在800-1200℃高溫長期服役過程中不能發生失效斷裂，即要求合金具有優異的高溫長時穩定性能，以免在檢修周期到來前發生零件失效。目前國內外現有的高溫合金中能夠完全滿足上述要求的合金幾乎沒有，一般能夠達到上述力學性能的合金長時穩定較差，在2000h處理后析出TCP相，導致性能下降。

發明內容

本發明是基于發明人對以下事實和問題的發現和認識做出的：目前在先進航空發動機、燃氣輪機等領域使用的高溫合金無法滿足需求，所需求的高溫合金在具體性能指標上，有以下需求：室溫下拉伸性能Rm≥966MPa，Rp0.2≥725MPa，A≥6%；高溫拉伸900℃Rm≥700MPa，Rp0.2≥420MPa，A≥6%，980℃，200MPa下持久時間＞65h；950℃處理3000h后不能析出TCP相，但是目前沒有高溫合金可以滿足上述需求。

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明實施例提出一種長時穩定性好的高溫合金及制備方法，這種長時穩定性好的高溫合金不僅具有優良的力學性能，還具有長時穩定性和持久壽命，完全滿足先進航空發動機和燃氣輪機設計和使用的要求，適用于航空發動機和燃氣輪機熱端部件透平葉片等中長期服役的零部件。

根據本發明實施例的長時穩定性好的高溫合金，其中包括：0.032%≤B+12.6Mg≤0.068%余量為Ni和不可避免的雜質，以質量計；

其中，B、Mg的質量百分含量滿足關系式0.032%≤B+12.6Mg≤0.068%。

根據本發明實施例的長時穩定性好的高溫合金帶來的優點和技術效果，1、本發明實施例中采用高Al、低Ti、高Ta的強化元素設計方案，對傳統的Ni₃（Al、Ti）強化相進行了改性，形成了含Al更高并同時含有Ta的Ni₃（Al、Ti、Ta）強化相，相比于傳統的Ni₃（Al、Ti）強化相，本發明實施例中的高溫合金具有更優異的耐高溫性能；2、本發明實施例的合金中限定了元素B、Mg的質量百分含量滿足關系式0.032%≤B+12.6Mg≤0.068%，使合金不僅具有優異的拉伸性能和持久壽命，合金在950℃處理3000h后沒有析出TCP相，具有優良的長時服役穩定性，因此本發明實施例的合金能夠滿足先進航空發動機和燃氣輪機設計和使用的要求。

根據本發明實施例的長時穩定性好的高溫合金，其中，所述Al、Ti和Ta的質量百分含量滿足關系式9.1%≤Al+Ti+Ta≤9.9%。

根據本發明實施例的長時穩定性好的高溫合金的制備方法，其中，包括以下步驟：

a、根據所需合金配比，將Cr、Co、W、Mo、Ta、B、Hf、Zr、Mg、Si、Mn和部分C原料加于坩堝內，真空條件下加熱所述坩堝，使所述坩堝中的原料熔化，隨后保溫；