[發明專利]一種低疏松形成傾向性的鎳基單晶高溫合金及其制備工藝

有效

• 申請號: 202110717234.8
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113444920B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 劉紀德;周亦胄;王新廣;楊彥紅;孟杰;孫曉峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22F1/02;C22F1/10;C30B11/00;C30B29/52;C21D9/00
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 梁永芳

1.一種低疏松形成傾向性的鎳基單晶高溫合金的制備工藝，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、定向凝固鑄造鎳基合金單晶棒，控制鎳基合金中Ti含量0.75～2.5wt.％；

步驟二、采用真空熱等靜壓爐進行熱處理；熱處理制度按如下步驟進行：

(1)高溫固溶處理：采用分階段升溫-保溫制度，且僅在最高溫度段保壓；

所述分階段升溫-保溫制度為：

第一階段：從室溫升至1260-1280℃，保溫一定時間；

第二階段：然后升溫至1285-1295℃，保溫一定時間；

第三階段：再升溫至1295℃-1305℃，保溫一定時間；

第四階段：再繼續升溫至1310～1320℃保溫2-4h，該階段中保持60-150MPa的壓力，直至保溫結束隨爐冷卻至室溫；

將高溫固溶處理后的樣品以12-18℃/min的速率從室溫升到1310～1320℃保溫1-4h，保溫結束后取出，放置在空氣中自然冷卻至室溫；

(2)高溫時效處理；

(3)低溫時效處理；

所得鎳基合金的內部疏松面積百分比降低至0.06％以下。

2.根據權利要求1所述的制備工藝，其特征在于：所述分階段升溫-保溫制度具體為：

第一階段：以12-18℃/min的速率從室溫升至1280℃，隨后保溫0.5-1.5h；

第二階段：然后以1-5℃/min的速率，升溫至1290℃，隨后保溫0.5-2h；

第三階段：再以1-5℃/min的速率，升溫至1300℃，保溫1.5-2.5h；

第四階段：再以1-5℃/min的速率，升溫到1310～1320℃保溫2-4h，該階段中保持60-150MPa的壓力，直至保溫結束隨爐冷卻至室溫。

3.根據權利要求2所述的制備工藝，其特征在于：所述分階段升溫-保溫制度具體為：

第一階段：升溫至1280℃保溫1h；

第二階段：然后升溫至1290℃保溫1h；

第三階段：再升溫至1300℃保溫2h；

第四階段：再升溫到1310～1320℃保溫3h，該階段中保持60～150MPa的壓力，直至保溫結束隨爐冷卻至室溫。

4.根據權利要求1-3任一所述的制備工藝，其特征在于：所述高溫時效處理是在1050～1100℃保溫4～6小時后，取出在空氣中冷卻至室溫；所述低溫時效處理是在850～900℃保溫20～28小時后，取出在空氣中冷卻至室溫。

5.根據權利要求1-3任一所述的制備工藝，其特征在于：所述步驟(1)在空氣中自然冷卻至室溫后，獲得規則形狀的沉淀相，所述沉淀相是呈近立方體相的L12結構的γ′相，其平均體積分數約為65％，平均長度約為0.21μm。

6.一種權利要求1-5任一制備方法制得的低疏松形成傾向性的鎳基單晶高溫合金，其特征在于：所述鎳基合金的內部疏松面積百分比降低至0.06％以下。

7.根據權利要求6所述的一種低疏松形成傾向性的鎳基單晶高溫合金，其特征在于：Ti含量為0.8～2.0wt.％。

8.根據權利要求6所述的一種低疏松形成傾向性的鎳基單晶高溫合金，其特征在于：所述鎳基合金的內部疏松面積百分比降低至0.02％以下。

9.根據權利要求8所述的一種低疏松形成傾向性的鎳基單晶高溫合金，其特征在于：所述鎳基合金的內部疏松面積百分比降低至小于0.01％。

10.根據權利要求6所述的一種低疏松形成傾向性的鎳基單晶高溫合金，其特征在于：按wt.％計，該合金化學成分如下：Cr 6.2～6.8％，Co 9.0～10.5％，Mo 0.1～1.0％，W 6.0～6.9％，Al 5.00～6.00％，Ta 6.0～7.0％，Ti 0.75～2.5％，Re 2.0～3.5％，Hf 0.05～0.15％，La+Y≤0.1％，其余為Ni。