一种抗氧化、抗裂纹镍基高温合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高温合金技术领域，具体涉及一种抗氧化、抗裂纹镍基高温合金及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的镍基高温合金，包括C：0.01

【技术实现步骤摘要】
一种抗氧化、抗裂纹镍基高温合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高温合金
，具体涉及一种抗氧化、抗裂纹镍基高温合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高温合金材料按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。由于铁基高温合金组织不够，稳定抗氧化性较差，高温强度不足，不能在更高温度条件下应用，只能在中等温度(600～800℃)条件下使用；而钴是一种重要的战略资源，世界上大多数国家缺钴，以至于钴基合金的发展受到了钴资源的限制。因而，以镍为基体的镍基高温合金成为了目前高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金，其在650～1000℃范围内具有较的强度和良好的抗氧化性、抗腐蚀能力。
[0003]镍基高温合金是指镍含量为40～65％的奥氏体高温合金。该合金在730～1100℃条件下具有一定的高温强度、良好的抗热腐蚀和抗氧化能力，适于制作航空喷气发动机、工业燃气轮机、舰船燃气轮机的导向叶片和喷嘴导叶以及柴油机喷嘴等。

技术实现思路

[0004]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
[0005]镍基高温合金主要用于航空航天领域950
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1050℃下工作的结构部件，如航空发动机的工作叶片、涡轮盘、燃烧室等。尽管镍基高温合金具有高温组织稳定性、抗疲劳、耐腐蚀及抗氧化等性能，但是高温长期服役的镍基合金在疲劳强度、屈服强度和极限抗拉强度等力学性能方面均会出现明显下降。因而，如何提高高温长期服役的镍基合金的稳定性和高温力学性能，成了亟待解决的关键问题。
[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种抗氧化、抗裂纹镍基高温合金，该合金不仅具有良好的抗蠕变性能、抗氧化性能以及热塑性，而且还具有优异的持久寿命，能够满足航空发动机和燃气轮机设计和使用的要求。
[0007]本专利技术实施例的抗氧化、抗裂纹镍基高温合金，包括C：0.01
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0.1％、Cr：25.00
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27.00％、Co：8.00
‑
11.00％、Mo：5.50
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7.00％、Al：1.2
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1.8％、Ti：1.2
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1.7％、Nb：0.9
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1.6％、B：0.001
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0.01％、Y：0.08
‑
0.25％、Sc：0.001
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0.009％、Zr：0
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0.05％、W：0
‑
0.05％，余量为镍和不可避免的杂质，以质量百分含量计。
[0008]本专利技术实施例的抗氧化、抗裂纹镍基高温合金带来的优点和技术效果，1、本专利技术实施例中，大幅提高了Cr元素的含量，Cr元素一部分熔入γ'相起到强化作用，其余大部分溶解于γ基体中起到固溶强化作用，还能形成Cr2O3型氧化膜以提高合金的抗氧化性能；2、本专利技术实施例中，降低了元素Al的含量，Al虽然能起到强化效果，但是当Al元素含量过多时，会降低合金的持久寿命，因此，本专利技术中将Al元素的含量控制在1.2
‑
1.8％范围内，不仅能降低成本，还能获得综合性能更好的合金；3、本专利技术实施例中，加入了Y元素，能够有效降
低合金中的氧氮硫含量，起到净化晶界的作用，并且，Y元素能够抑制裂纹的形成和扩展，进而提高合金的持久性能，同时Y元素还能提高氧化膜的致密性，改善合金的抗氧化性能，进而提高合金的表面稳定性；4、本专利技术实施例中，调配了各个元素的含量，使制备的合金具有良好的抗蠕变性能、抗氧化性能以及热塑性，而且还具有优异的持久寿命，能够满足先进航空发动机和燃气轮机设计和使用的要求。
[0009]在一些实施例中，所述镍基高温合金还包括质量分数为0.05
‑
0.25％的Nd。
[0010]在一些实施例中，所述Nd的质量百分含量为0.07
‑
0.21％。
[0011]在一些实施例中，所述Al、Y和Nd的质量百分含量满足关系式0.68％<Al
‑
2.8Y
‑
1.5Nd<1.25％。
[0012]在一些实施例中，所述Al、Y和Nd的质量百分含量满足关系式0.69％<Al
‑
2.8Y
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1.5Nd<1.06％。
[0013]在一些实施例中，所述镍基高温合金包括C：0.02
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0.074％、Cr：25.72
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26.67％、Co：8.95
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10.37％、Mo：5.86
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6.50％、Al：1.22
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1.74％、Ti：1.25
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1.67％、Nb：0.95
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1.6％、B：0.001
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0.009％、Y：0.09
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0.23％、Sc：0.001
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0.009％、Zr：0
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0.02％、W：0.028
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0.042％，余量为镍和不可避免的杂质，以质量百分含量计。
[0014]本专利技术实施例还提供了抗氧化、抗裂纹镍基高温合金在航空发动机中的应用。
[0015]本专利技术实施例还提供了抗氧化、抗裂纹镍基高温合金在燃气轮机中的应用。
[0016]本专利技术实施例还提供了一种抗氧化、抗裂纹镍基高温合金的制备方法，包括以下步骤：
[0017](1)将原料按设计配比放入真空感应熔炼炉中，在1550～1650℃下熔炼10～30min；
[0018](2)将得到的熔体降温至1500～1600℃进行浇注，得到铸锭；
[0019](3)对步骤(2)得到的铸锭进行扩散退火处理。
[0020]本专利技术实施例的抗氧化、抗裂纹镍基高温合金的制备方法带来的优点和技术效果，1、本专利技术实施例中，采用该方法制备得到的镍基高温合金不仅具有良好的抗蠕变性能、抗氧化性能以及热塑性，而且还具有优异的持久寿命，能够满足先进航空发动机和燃气轮机设计和使用的要求；2、本专利技术实施例中，该制备方法节约能耗，操作简单，生产效率较高。
[0021]在一些实施例中，所述扩散退火处理是首先在1140～1160℃下处理24～48h，然后在1160～1200℃下处理10～20h，冷却至室温。
具体实施方式
[0022]下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0023]本专利技术实施例的一种抗氧化、抗裂纹镍基高温合金，包括C：0.01
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0.1％、Cr：25.00
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27.00％、Co：8.00
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11.00％、Mo：5.50
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7.00％、Al：1.2<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗氧化、抗裂纹镍基高温合金，其特征在于，包括C：0.01
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0.1％、Cr：25.00
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27.00％、Co：8.00
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11.00％、Mo：5.50
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7.00％、Al：1.2
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1.8％、Ti：1.2
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1.7％、Nb：0.9
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1.6％、B：0.001
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0.01％、Y：0.08
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0.25％、Sc：0.001
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0.009％、Zr：0
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0.05％、W：0
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0.05％，余量为镍和不可避免的杂质，以质量百分含量计。2.根据权利要求1所述的抗氧化、抗裂纹镍基高温合金，其特征在于，所述镍基高温合金还包括质量分数为0.05
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0.25％的Nd。3.根据权利要求2所述的抗氧化、抗裂纹镍基高温合金，其特征在于，所述Nd的质量百分含量为0.07
‑
0.21％。4.根据权利要求2所述的抗氧化、抗裂纹镍基高温合金，其特征在于，所述Al、Y和Nd的质量百分含量满足关系式0.68％&lt;Al
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2.8Y
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1.5Nd&lt;1.25％。5.根据权利要求4所述的抗氧化、抗裂纹镍基高温合金，其特征在于，所述Al、Y和Nd的质量百分含量满足关系式0.69％&lt;Al
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2.8Y
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1.5Nd&lt;1.06％。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：束国刚，邓睿，孙健，安杨，徐超，李慧威，刘西河，魏然，宋丽文，文新理，余志勇，彭劼，
申请(专利权)人：北京北冶功能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：