镍钴合金构成的粉末以及该粉末的制备方法技术

本发明专利技术公开了用于粉末的镍钴合金，其中含量(以重量％计)如下所限定：C>0至最大0.1％，S最大0.015％，Cr 13

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】镍钴合金构成的粉末以及该粉末的制备方法


[0001]本专利技术涉及用于镍钴合金构成的粉末的化学组成及其改性以提高高温性质，如强度、在较高应用温度下的抗氧化性，同时具有良好的可加工性。

技术介绍

[0002]镍合金和镍钴合金alloy 718、Waspaloy、Udimet 720、alloy 939、alloy 738LC由于其优异的机械强度(由于混合晶体增强和析出硬化)与在高达约900℃(取决于材料)的较高温度下由于Cr氧化物层导致的抗氧化性和抗腐蚀性的结合而得以广泛使用。开发和不断优化这些合金，以借助铸造和锻造或仅铸造以及那里存在的硬化条件进行加工。
[0003]镍合金和镍钴合金中的很主要的析出硬化效应基于具有名义化学计量Ni3Al和晶格结构L12的y'相(γ'相)，它由于错配轻微而不需要任何优先位点，并且以晶粒形式均匀析出。由于具有多种多样的替代可能性，具有相应合金含量的材料中的Ni原子和Al原子可以被Co、Ti、Ta和Nb替代。随着Al、Ti、Ta、Nb等的含量的增加，固溶温度和y'相的体积比例增加，析出动力学通常也增加，从而在高y'(γ')含量的合金中，如在alloy 939或738LC的情况下，即使在快速冷却时，y'相的析出也是不可避免的。
[0004]在生成性制造方法中，不仅合金的化学组成而且y'相的析出动力学都起重要作用，因为在加工期间存在因偏析效应和由于y'相析出引起的另外的应力而开裂的风险。这通常使得含y'的镍合金和镍钴合金的焊接变得困难。
[0005]强偏析元素如B、Zr、Si和Mn降低镍合金和镍钴合金的可焊性。B和Zr用于改进高温性质。Si和Mn用于熔体的脱氧。此外，在生成性制造方法中的加工能力由于微量元素如S、O、N、P和Pb而被削弱。
[0006]DE 10 2015 016 729 A1公开了由具有大于50％镍的合金制备金属半成品的方法，包括以下方法步骤：
[0007]‑
通过VIM生产电极，
[0008]‑
为了降低应力和过老化，使电极在炉中在介于400与1250℃之间的温度范围内经受10至336小时时间的热处理，
[0009]‑
根据尺寸，尤其是根据直径，将电极在空气中或在炉中冷却至介于室温与低于1250℃，尤其是低于900℃之间的温度，
[0010]‑
随后将经冷却的电极通过VAR以3.0至10kg/分钟的再熔化速率再熔化成VAR铸锭，
[0011]‑
将VAR铸锭在炉中在介于400与1250℃之间的温度范围内热处理10至336小时的时间，
[0012]‑
根据尺寸，尤其是根据直径，将VAR铸锭在空气中或在炉中冷却至介于室温与低于1250℃，尤其是低于900℃之间的温度，
[0013]‑
将VAR铸锭重新以3.0至10kg/分钟的再熔化速率再熔化，
[0014]‑
使再熔化的VAR铸锭在介于400与1250℃之间的温度范围内经受10至336小时时
间的热处理，
[0015]‑
然后将VAR铸锭通过热成型和/或冷成型成为期望的产品形状和尺寸。
[0016]EP 2949768 A1公开了具有介于60与70％之间的y'体积比例的合金Alloy 738LC的经调整的组成，其用于通过减少强偏析元素而制备几乎无裂纹的构件。为此使用下式：C/B＝10
‑
32、C/Hf>2、C/Zr>8、C/Si>1。
[0017]CA 2704874 A1公开了一种镍基合金和由它成形的零件，示例为“粉末冶金法制备的应用于燃气轮机中的零件”，其特征在于改进的高温使用寿命，包括蠕变和蠕变裂纹扩展行为，其由以下组成(以重量％计)：Co 16.0
‑
30.0％、Cr 11.5
‑
15.0％、Ta 4.0
‑
6.0％、Al 2.0
‑
4.0％、Ti 1.5
‑
6.0％、W至多5.0％、Mo 1.0
‑
7.0％、Nb至多3.5％、Hf至多1.0％、C 0.02
‑
0.20％、B 0.01
‑
0.05％、Zr 0.02
‑
0.10％、Ni余量，在此Ti:Al比例为介于0.5与2.0之间。
[0018]CA 1253363公开了具有介于42％与48％之间的γ'体积比例的镍基合金，其由以下组成(以重量％计)：Co 10.0
‑
14.0％、Cr 14.0
‑
18.0％、Ta至多3.0％、Al 2.0
‑
3.0％、Ti 2.0
‑
3.0％、W 3.0
‑
5.0％、Mo 3.0
‑
5.0％、Nb 2.0
‑
3.0％、Hf至多50ppm、C至多0.1％、B 0.01
‑
0.05％、Zr 0.02
‑
0.08％、S至多50ppm、Mg至多50ppm、Ni余量。
[0019]US 2008/0166258 A1公开了用于由线材制备耐热弹簧的镍基合金，其由以下组成(以重量％计)：Co 5.0
‑
18.0％、Cr 13.0
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25.0％、Al 0.1
‑
3.0％、Ti 0.5
‑
4.0％、W 0.15
‑
2.5％、Mo 1.5
‑
7.0％、Nb 0.3
‑
6.0％、Cu 0.03
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2.0％、Fe至多5.0％、C至多0.1％、P至多0.01％、B 0.001
‑
0.02％、Zr 0.01
‑
0.3％、S至多0.01％、N至多0.1％、Mn至多1.5％、Si至多1.0％、Mg至多0.05％、Ca至多0.05％、O至多0.1％、H至多0.05％、Ni余量。
[0020]CA 2874304 C公开了具有改进的蠕变强度和针对回热开裂的抗性的镍基合金，其由以下组成(以重量％计)：Co 5.0
‑
25.0％、Cr 15.0
‑
28.0％、Ta至多8.0％、Al 0.2
‑
2.0％、Ti 0.2
‑
3.0％、W至多15.0％、Mo 3.0
‑
15.0％、Nb至多3.0％、Fe至多15.0％、Re至多8.0％、C 0.001
‑
0.15％、Hf至多1.0％、B 0.0005
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0.01％、Zr至多2.0％、Y至多0.5％、La至多0.5％、Ce至多0.5％、Nd至多0.5％、S至多0.01％、N至多0.03％、Mn 0.01
‑
3.0％、Si 0.01
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于粉末的镍钴合金，其中含量(以重量％计)如下所限定：2.根据权利要求1所述的合金，其中该合金具有如下所限定的含量(以重量％计)：
3.根据权利要求1或2所述的合金，其中应当满足下列要求和标准：Mo+W≥2.50.0005<B+Zr+P<0.15S+Se+Bi+Pb<0.1900℃<y'固溶线<1130℃20％<y'体积比例<45％，在析出退火状态下。4.根据权利要求1至3任一项所述的合金，其中该合金具有以下含量(以重量％计)：Al为1.8
‑
2.4；Co为15
‑
23。5.根据权利要求1至3任一项所述的合金，其中该合金具有以下含量(以重量％计)：Al为2.3
‑
2.8；Co为19
‑
25，Nb为4.5
‑
5.5；Mo为3.0
‑
5.0。6.根据权利要求1至3任一项所述的合金，其中该合金具有以下含量(以重量％计)：Al为2.4
‑
3.0；Co为18
‑
22；Nb为3.5
‑
5.0。7.根据权利要求1至3任一项所述的合金，其中该合金具有以下含量(以重量％计)：Al
为2.4
‑
3.0；Co为18
‑
22，Nb为4.5
‑
6.0。8.根据权利要求1至3任一项所述的合金，其中该合金具有以下含量(以重量％计)：Al为2.4
‑
3.3；Co为18
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22，Nb为3.8
‑
6.0；Ta为0.5
‑
2.5。9.由根据权利要求1至8任一项的镍钴合金制备粉末的方法，通过以下步骤进行：
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将合金在VIM炉中熔化，
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使液态熔体保持5min至2小时，尤其是20min至2h以均质化，
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将具有供应气体的封闭雾化设备调节至
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10℃至
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120℃的露点，
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使熔体通过喷嘴向气体流速为2m3/min至150m3/min的气流中吹送，
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将硬化的粉末颗粒收集在气密性封闭容器中，其中
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颗粒具有5μm至250μm的粒度，
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粉末的颗粒是球状的，
‑
粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：VDM金属国际有限公司，
类型：发明
国别省市：