本发明专利技术涉及一种基本无铼的镍基超合金组合物，所述超合金组合物含:约5-8％重量的Cr；约7-8％重量的Co；约1.3-2.2％重量的Mo；约4.75-6.75％重量的W；约6.0-7.0％重量的Ta；高至约0.5％重量的Ti，如果存在的话；约6.0-6.4％重量的Al；约0.15-0.6％重量的Hf；约0.03-0.06％重量的C，如果存在的话；高至约0.004％重量的B，如果存在的话；总共高至约0.03％重量的一种或多种选自Y、La和Ce的稀土元素，如果存在的话；余量包括镍和伴随的杂质。所述超合金组合物能提供与含至少约3％重量的铼的第二代超合金组合物可比的抗持续峰值低周疲劳性能和/或抗氧化性能。引入所述组合物的超合金制品包括燃气涡轮发动机的喷嘴、壳休和防溅挡板。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基本无铼的镍基超合金组合物，所述超合金组合物含:约5-8％重量的Cr；约7-8％重量的Co；约1.3-2.2％重量的Mo；约4.75-6.75％重量的W；约6.0-7.0％重量的Ta；高至约0.5％重量的Ti，如果存在的话；约6.0-6.4％重量的Al；约0.15-0.6％重量的Hf；约0.03-0.06％重量的C，如果存在的话；高至约0.004％重量的B，如果存在的话；总共高至约0.03％重量的一种或多种选自Y、La和Ce的稀土元素，如果存在的话；余量包括镍和伴随的杂质。所述超合金组合物能提供与含至少约3％重量的铼的第二代超合金组合物可比的抗持续峰值低周疲劳性能和/或抗氧化性能。引入所述组合物的超合金制品包括燃气涡轮发动机的喷嘴、壳休和防溅挡板。【专利说明】基本无铼的镜基超合金组合物及超合金制品 本申请是以下申请的分案申请：申请日：2008年8月25日；申请号： 200880105530. 5 (PCT/US2008/074171);专利技术名称："基本无铼的镍基超合金组合物及超合 金制品"。 相关申请的交叉引用 本申请要求2007年8月31日提交的美国临时申请序号60/969, 360的优先权，所 述临时申请通过全文引用结合到本文中。 专利
本文中公开的实施方案总的涉及镍基超合金及包含镍基超合金的制品。公开的实 施方案可用于布置在燃气涡轮发动机热段中的部件，更特别地，用于非蠕变限制型应用如 涡轮喷嘴和壳体中。 专利技术背景 燃气涡轮发动机的效率在很大程度上取决于各种发动机部件的工作温度，工作温 度增加，效率增加。随着对增加效率的探寻，人们开发出了能承受越来越高的温度而保持其 结构完整性的超合金。 镍基超合金广泛地用在整个航空发动机中，包括涡轮叶片、喷嘴和壳体应用中。为 改进发动机性能，航空发动机设计需要能承受越来越高的温度的合金。虽然壳体和喷嘴应 用不需要有与叶片应用相同的抗高温蠕变水平，但其确实需要相似的抗热机械失效性能和 抗环境退化性能。由于其在高至90%的熔化温度下将保持其强度并具有优异的耐环境性 能，故超合金被应用于这些高要求的应用中。 单晶（SC)超合金可基于合金的组成和性能相似性划分为"四代"。所谓的"第 一代" SC超合金的限定特征是不存在合金元素铼（Re)。例如，美国专利5, 154, 884、 5, 399, 313、4, 582, 548和4, 209, 348各公开了基本无 Re的超合金组合物。 代表性的SC镍基超合金在本领域中以Rene M著称，Rene M的标称组成为： 6. 0-7. 0% Co,9. 5-10. 0% Cr, I. 5% Mo,6. 0% W，4. 8% Ta,4. 2% Al，3. 5% Ti,0· 5% Nb,最 多0· 01 %的B，最多0· 2%的Hf，余量基本为Ni和C，其中C规定为最多0· 01 % (IOOppm)。 附图中为比较的目的提供了 Rene M超合金及AMl超合金在2150° F下的1马赫速度循环 氧化试验数据。 人们发现向超合金组合物中加入约3 %重量的Re将使抗蠕变断裂能力提高约 50° F(28°C)并伴有抗疲劳好处。合金产品如CMSX-4、PWA-1484和Rene N5均含约3%重量 的Re。这些"第二代"合金在例如美国专利4, 719, 080、4, 643, 782、6, 074, 602和6, 444, 057 中有公开。 美国专利4, 719, 080提供了称为"P-值"的组成元素间的关系，P定义为 =-200Cr+80M〇-20Mo2-250Ti 2-50 (Ti x Ta)+15Cb+200ff-14ff2+30Ta-l. 5Ta2+2. 5C〇+1200A l-100Al2+100Re+1000Hf-2000Hf2+700Hf3-2000V-500C-15000B-500Zr。该专利强调，较高的 "P-值"与高强度、稳定性、热处理性和耐氧化腐蚀性的组合相关。特别地，该专利中公开的 超合金组合物局限于"p-值"高于3360。 美国专利6, 074, 602涉及适于制造单晶铸件的镍基超合金。其中公开的超合金含 5-10%重量的Cr、5-10%重量的Co、0-2%重量的Mo、3-8%重量的W、3-8%重量的Ta、0-2% 重量的Ti、5-7%重量的A1、高至6%重量的Re、0. 08-0. 2%重量的Hf、0. 03-0. 07%重量的 C、0. 003-0. 006%重量的B、0. 0-0. 04%重量的Y，余量为镍和伴随的杂质。与第一代镍基超 合金相比，基于应力断裂强度和低、高周疲劳性，这些超合金具有提高的温度能力。此外，所 述超合金比第一代超合金具有更好的抗循环氧化退化性和抗热腐蚀性。 美国专利5, 151，249、5, 366, 695、6, 007, 645和6, 966, 956涉及第三和第四代超合 金。总的来说，第三代超合金的特征是引入了约6%重量的Re ;第四代超合金含约6%重量 的Re以及合金元素 Ru。这些超合金组合物从力学性能角度示出了增加 Re的加入量的价 值。 第一代SC超合金不提供许多热段部件如涡轮喷嘴和壳体所要求的抗热机械疲劳 (TMF)性能或耐环境性能。此外，第一代SC超合金不能为这些部件提供可接受的抗高温氧 化性能。 目前，航空发动机在越来越多的热段应用中主要使用第二代类型的超合金。合金 元素 Re是这类超合金已知的最有效的固溶体强化剂，因此其已被广泛用作SC和柱形晶粒 定向凝固（DS)超合金的合金添加元素。第二代超合金具有卓越的抗高温氧化能力及令人 满意的力学性能的平衡。 具有较低Re含量的已知超合金组合物不能提供可自第二代超合金获得的性能。 特别地，在美国专利4, 719, 080中，Re低于2. 9%的一种合金（即BI)的数据显示出与第一 代即无 Re的超合金可比的性能。因此，在超合金组合物的开发中，趋势已是使用至少3%重 量的Re来获得令人满意的抗氧化性能与高温强度的平衡。 但原材料的成本及特别是Re的全球短缺对开发以低、优选0 %的Re水平但能提供 第二代超合金所展现的改进的力学性能和抗氧化性能的超合金组合物提出了挑战。 因此需要提供能提供所需高温力学性能和抗氧化性能的基本无铼的镍基超合金 组合物。 专利技术概述 上面提到的需要可通过提供能基本不含Re地提供所需热机械性能、蠕变强度和 抗氧化性能的镍基超合金组合物的示例性实施方案得到满足。 一个示例性实施方案提供了一种镍基超合金组合物，其含：约5-8%重量的Cr ;约 7-8%重量的Co ;约1.3-2. 2%重量的Mo ;约4. 75-6. 75%重量的W ;约6.0-7. 0%重量的 Ta;高至约0.5%重量的Ti,如果存在的话；约6. 0-6. 4%重量的Al ;高至约1.3%重量的 Re,如果存在的话；约0. 15-0. 6%重量的Hf ;约0.03-0. 06%重量的C，如果存在的话；高至 约0. 004%重量的B，如果存在的话；总共高至约0. 03%重量的一种或多种选自Y、La和Ce 的稀土元素，如果存在的话；余量为镍和伴随的杂质。 -个示例性实施方案提供了一种包含超合金本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镍基超合金组合物，所述超合金组合物由以下组成：5‑6%重量的Cr；7‑8%重量的Co；1.5%重量的Mo；6‑6.5%重量的W；6.0‑7.0%重量的Ta；6.0‑6.5%重量的Al；0.15‑0.6%重量的Hf；0.03‑0.06%重量的C；0.004‑0.008%重量的B；总共高至0.03%重量的一种或多种选自Y、La和Ce的稀土元素，如果存在的话；其中所述超合金组合物基本不含Re并且在2000˚F/18 ksi下表现出超过10500周的抗持续峰值低周疲劳；余量包括镍和伴随的杂质。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：KS奥哈拉，LJ凯罗，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。