合金组合物制造技术

一种合金，以质量％计由以下物质组成：24.0～26.0％的Cr、19.0～22.0％的Co、1.00～1.60％的Al、1.00～1.60％的Ti、至多1.50％的Fe、至多0.020％的C、至多0.40％的Si、至多0.50％的Mn、至多0.50％的Cu、至多0.50％的Mo、至多0.50％的Nb、至多0.005％的B、至多0.03％的Zr、至多0.10％的V、至多0.02％的Mg、至多0.25％的Ta、至多0.010％的S、至多0.015％的P、至多0.20％的W、至多0.02％的Ca、至多0.05％的N、至多80ppm的Zn、至多60ppm的Sn、至多20ppm的Pb，以及平衡量的Ni与杂质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及合金组合物，特别是设及儀基合金组合物。本专利技术的合金组合物特别 适合于通过铸造而不是通过锻造过程（即，加工、锻制或键打等）而形成产品。在其它应用 中，本专利技术的合金适合于高压蒸汽满轮应用，例如，在发电站中的应用。
技术介绍
在燃煤火电厂中力争降低二氧化碳排放并提高效率已使世界各地开展关于能够 在700°C+蒸汽溫度和至多SOMPa或高达IOOMPa的压力下进行材料开发的很多工作。在运 些升高的溫度和压力下，钢不具备足够的强度，所W替代材料的开发都集中在儀合金中。 儀合金发展一般集中在两大类合金中，固溶强化合金和沉淀强化合金。固溶合金 在强度上低于其沉淀硬化对应物，所W具有降低的应力断裂强度，但是具有良好的延展性 和可焊性。沉淀强化合金已被用于喷气发动机。
技术实现思路
因此，本专利技术寻求提供一种新的合金组合物。特别是，本专利技术寻求对高于700°C甚 至可能高于750°C的发电厂操作提供具有所需应力断裂强度的可铸造合金组合物。 因此，本专利技术提供一种合金，W质量％计由W下物质组成：24. 0~26. 0%的化、 19. 0 ~22. 0% 的Co、1.00 ~1.60 % 的A1、1.00 ~1.60 % 的Ti、至多 1.50 % 的Fe、至多 0. 020%的C、至多0. 40%的Si、至多0. 50%的Mn、至多0. 50%的Cu、至多0. 50%的Mo、至 多0. 50%的佩、至多0. 005%的B、至多0. 03%的Zr、至多0. 10%的V、至多0. 02%的Mg、至 多0. 25 %的Ta、至多0.OlO%的S、至多0. 015%的P、至多0. 20 %的W、至多0. 02%的Ca、 至多0. 05%的N、至多80卵m的化、至多60ppm的Sn、至多20ppm的Pb,W及平衡量的Ni与 杂质。 本专利技术的合金被沉淀强化，并因此具有比W前使用的固溶强化的儀合金更高的应 力断裂强度。此外，该合金组合物是可铸造的。【附图说明】 下面将参考附图通过实例对本专利技术进行充分描述，其中： 图1是示出在550°C~760°C下操作的各种钢和Ni合金的相对应力断裂强度与溫 度的曲线图。曲线图中包含的儀合金被提出作为高于700°C的工厂操作的潜在合金； 图2是示出热处理后的铸造合金中裂缝的沈M显微照片； 图3是示出图2的合金中存在的多个相的平衡相图；[001 ^ 图4是示出图2的合金中的MX相、n相和MzsCe相的平衡相图； 图5是示出本专利技术的合金中存在的多个相的平衡相图；[001引图6示出了根据本专利技术的合金的MX的组成；图7是示出Y' ％与妮浓度的平衡相图；[001引图8是示出NbMX%与碳含量的平衡相图； 图9是示出Nb和C对NbMX含量的组合影响的平衡相图； 图10~13是示出Nb固定为0.25%的碳含量范围的MX预测的平衡相图；[001引 图14是对合金740的Scheil计算； 图15示出粗对丫 '质量％的影响； 图16示出Mo对丫 '质量％的预测有益影响；[002。 图17是比较本专利技术合金与用于高级超临界（A-USC)应用的其它铸造候选Ni合金 的室溫拉伸强度的条形图； 图18是比较本专利技术合金与用于A-USC应用的其它铸造候选Ni合金的室溫屈服强 度的条形图； 图19是比较本专利技术的合金与合金263的室溫伸长率和面积缩减率的图表； 图20是比较本专利技术合金（G130和G130B)与其它候选铸造A-USCNi合金的公共 领域数据的关于LarsenMiller参数与应力断裂强度绘制的曲线图；W及图21是不同截面尺寸的G130和G130B的关于LarsenMiller参数与应力断裂强 度绘制的曲线图；[002引 图22示出热处理后的G130B铸造合金的沈M显微照化没有观察到MX裂缝。【具体实施方式】 在寻求具有在高于700°C的溫度下的高应力断裂强度（例如，用于发电厂的高压 蒸汽满轮壳体、阀或（辅助）阀组件）和通过铸造能形成产品的合金组合物，本专利技术人考虑 了表1所不的Ni合金。 表1 :700°C的典型化学组成+候选合金 运些合金通过固溶强化机制（S巧或通过沉淀硬化（PH)加强。运些机制在下面进 行简要描述。 固溶强化的Ni合金由fee基体形成，通过添加固溶增强剂（诸如MoXrXo和W) 进行强化。运种硬化方法取决于Ni基奥氏体结构和溶质原子之间的晶格参数的差异，强化 效力与运种差异成正比。溶质原子的百分数越大，硬化效果就会越大。然而，由O相形成 的可能性和它的伴随缺点限制合金添加的量。 通过形成S种类型的沉淀物，即丫 '、丫 "W及晶界棚化物和碳化物，在Ni合金中 实现沉淀硬化。丫'一般W通式Nis(ALTi)给出。然而，儀、侣和铁都可W被其它元素取代。 本专利技术人发现，作为锻造合金开发的合金263、枯aynes渡282巧和Inco紙1愈 740都是最期望的候选者，特别是因为它们如图I所示的高应力断裂强度。然而，合金263遭受微结构不稳定性，由于n相（NisTi)的沉淀造成的使用老化，运能对蠕变强度有不利 影响。Haynes饭282饭是S种合金中最强的，但是Al和Ti的水平最高（Al+Ti〉3. 5%)， 所W运些元素在空气中诱注期间氧化的可能性显著增加。运可能会导致在铸件内有更多的 氧化物夹杂性缺陷。另据了解，在铸造合金282的试验中，厚截面微观结构完整性差，从而 导致体积型裂缝比合金263或Incoiie版740中观察到的体积型裂缝更加恶劣。I打踩)打el.狼'740被开发作为用于局级超超临界锅炉管的铸造广品和锻造广品。在 锻造过程中，合金被铸造成巧，然后经受机械变形W使它大致形成所需的形状。然后，采用 最终加工步骤W获得所需形状。 Inconel够740的组成源自航空合金Nimonic263,并且在约800°C下老化硬化。 运两种合金的标称组成示于表2中。 表2:来自特殊金属数据表的标称合金740组成（inconel'K740)[003引不幸的是，原始虹conel⑩740组合物似乎已倾向焊接厚截面管件的微裂隙，有害 的"G"相形成仍然倾向沉淀n相，但是比合金263的程度小。 为了解决运个问题，改变Inccmel@ 740合金组合物W产生于2010年10月在 EPRI"化石燃料发电厂的材料技术进展的第六届国际会议"上展示的被称为740H的合金 (在文章中被称为"用于高级超超临界锅炉的Inconel膨合金740的优化")。本文描述了运 些改变：特殊金属已被用于Tnconei饭740化学并且详细地示于下面的表3中。需要注意 Si、Nb、Al和Ti组成的变化。 表3 :用于高级超超临界锅炉的Incone倾740的优化 每个元素后面的有理数变化被概括如下：[004引"G"相是富含Si的化并且因此在目标规格中减少SiW阻碍其形成。降低Nb含量 限制了材料在热影响区中易于溶析裂缝的敏感度。提高Al与Ti之比W增强丫 '的稳定性， 运是裂隙由于更稳定的老化基体而被阻止的首要原因，同时降低Ti会削弱材料在725°C下 使用中产生针状n相的能力。 本专利技术人发现，如果标准锻造合金740或740H化学性质被用于铸造，则在热处理 后形成裂缝，运会引起NDE失效和产生废料铸件裂缝。 通过沈M观察，裂缝被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合金，以质量％计由以下物质组成：24.0～26.0％的Cr、19.0～22.0％的Co、1.00～1.60％的Al、1.00～1.60％的Ti、至多1.50％的Fe、至多0.020％的C、至多0.40％的Si、至多0.50％的Mn、至多0.50％的Cu、至多0.50％的Mo、至多0.50％的Nb、至多0.005％的B、至多0.03％的Zr、至多0.10％的V、至多0.02％的Mg、至多0.25％的Ta、至多0.010％的S、至多0.015％的P、至多0.20％的W、至多0.02％的Ca、至多0.05％的N、至多80ppm的Zn、至多60ppm的Sn、至多20ppm的Pb，以及平衡量的Ni与杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·罗伯茨，雷切尔·克莱尔·汤姆逊，杨玉金，瑞安·利斯，
申请(专利权)人：古德温公开有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB