【技术实现步骤摘要】
本公开涉及增强镍基合金强韧性的技术，尤其涉及一种镍基合金、镍基合金铸件的制备方法。
技术介绍
1、在宇航产品零部件的“尺寸大型化、整体化、精密化、结构复杂化”的大趋势下，随着真空熔模精密铸造技术在航天制造业的发展与研究的深入，宇航发动机对镍基高温合金熔模精密铸件的冶金质量和力学性能要求越来越高，材料应用范围也不断增加。熔模精密铸造在生产大型薄壁复杂结构镍基高温合金铸件的一些技术问题逐渐暴露。目前熔模精密铸造镍基高温合金铸件主要问题在于：1)材料疲劳强度低：高工况试车时，出现多处疲劳裂纹；2)电子束焊接铸件易开裂：与锻件焊接时，裂纹总是出现在铸件一侧。这主要是高温合金材料的强度低导致，而母合金铸件严重偏析、低熔点共晶以及粗大的枝晶是造成其力学性能低的主要原因。母合金本身流动性差，熔体充型能力和补缩能力差，枝晶发达，铸件成品率低。为保证合金构件成品率，常采用高浇铸温度和型壳保温温度，但是该方法弊端十分明显：铸件产品凝固需要耗散的热量更大，凝固的时间更长，晶粒有充分的时间长大，枝晶更为发达。
2、母合金晶粒细化能够带来相应的改善，等轴细晶之间毛细输送管道更多，晶间间隙更小，流动阻力更小，利于熔体补缩，流动性好。晶粒更细小，晶界密度更高，晶界处不规则的原子分布会造成大量位错塞积，使位错滑移阻力更大，宏观上表现为强度显著提升。等轴细小的晶粒在变形时，晶粒与晶粒，晶粒与晶界之间变形协调能力更强，滑移带长度更短，降低了晶内局部应力集中概率，晶界与晶内变形更加均匀，延缓了裂纹的形成与扩展，宏观上表现为塑性以及疲劳强度的显著提升。近年
3、随着航空事业的发展，高性能飞行器热端部件进出口温度日益提高，飞行器热端部件的高温合金材料问题越来越凸显出其重要性。镍基高温合金作为制造飞行器热端部件的主要材料，进一步提高其工作温度和改善其综合性能，已成为其发展趋势。
技术实现思路
1、本公开提供了一种镍基合金、镍基合金铸件的制备方法，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。
2、根据本公开的第一方面，提供一种镍基合金，所述镍基合金包括以下组分及比重：
3、镉cr：17.0wt％-20.0wt％、钛ti：2.2wt％-2.8wt％、钼mo：4.0wt％-5.0wt％、钨w：4.0wt％-5.0wt％、铝al：1.0wt％-1.5wt％、二氧化铈ceo2：0.001wt％-1wt％、其余为镍。
4、在一些可执行的实施例中，所述镍基合金还包括以下组分的至少之一：
5、铁fe：≤4.0wt％，碳c：≤0.08wt％，硼b：≤0.015wt％，猛mn：≤0.5wt％，硅si：≤0.6wt％，磷p：≤0.015wt％，硫s：≤0.01wt％。
6、在一些可执行的实施例中，所述镍基合金中各组分的重量比为：
7、铁fe：0.06wt％-4.0wt％、碳c：0.01wt％-0.08wt％、硼b：0.001wt％-0.015wt％、猛mn：0.01wt％-0.5wt％、硅si：0.01wt％-0.6wt％、磷p：0.001wt％-0.015wt％、硫s：0.001wt％-0.01wt％。
8、根据本公开的第二方面，提供一种镍基合金铸件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
9、s1：基体合金准备：去除合金原料表面氧化层，并将其放置于焙烧炉中烘烤，去除表面机加工留下的切屑液及油污，备用；其中，基体合金各组分及比重如下：
10、镉cr：17.0wt％-20.0wt％、钛ti：2.2wt％-2.8wt％、钼mo：4.0wt％-5.0wt％、钨w：4.0wt％-5.0wt％、铝al：1.0wt％-1.5wt％、其余为镍；
11、s2：强化相纳米ceo2准备：将ceo2纳米粉末放入真空干燥箱中烘干，烘干完成后将纳米ceo2与适量增碳剂及铝粉进行机械球磨混合；
12、s3：采用硅溶胶烧制方式制得浇铸试棒型壳，将制备好的型壳置于砂桶内，型壳周围用6-8目镁砂填实，再将砂桶和型壳送入焙烧炉中，焙烧温度为940℃-955℃；焙烧时间为3.8h-4.1h；
13、s4：将步骤s2得到的混合粉末置于真空感应熔炼炉熔炼坩埚底部，将步骤s1得到的合金原料放在熔炼坩埚中的上部，在1450-1550℃下熔炼30-60min，然后在1600-1650℃高过热度条件下精炼10min；降温至1550℃后迅速将其浇注到步骤s3中经烘干保温的型壳内，在凝固过程中熔体内均匀分布的固态纳米ceo2会充当形核剂诱导形核，得到纳米氧化物增强镍基合金复合材料铸锭；
14、s5：性能热处理：将步骤s4所获得的铸件置于热处理炉中进行固溶-时效两步性能热处理，得到镍基合金铸件。
15、在一些可执行的实施例中，所述基体合金还包括以下组分的至少之一：
16、铁fe：≤4.0wt％，碳c：≤0.08wt％，硼b：≤0.015wt％，猛mn：≤0.5wt％，硅si：≤0.6wt％，磷p：≤0.015wt％，硫s：≤0.01wt％。
17、在一些可执行的实施例中，所述基体合金中各组分的重量比为：
18、铁fe：0.06wt％-4.0wt％、碳c：0.01wt％-0.08wt％、硼b：0.001wt％-0.015wt％、猛mn：0.01wt％-0.5wt％、硅si：0.01wt％-0.6wt％、磷p：0.001wt％-0.015wt％、硫s：0.001wt％-0.01wt％。
19、在一些可执行的实施例中，步骤s2中所述的烘干温度为195℃-210℃，烘干时间为7.8h-8.1h。
20、在一些可执行的实施例中，步骤s2中所述的ceo2纳米粒子粒径为20nm-50nm，质量为基体合金总物质量的0.1％-1％，增碳剂质量占比为总物质量的0.03％-0.06％。
21、在一些可执行的实施例中，步骤s2中所述的机械球磨的转速为200rpm-300rpm，球磨时间为180min-240min。
22、在一些可执行的实施例中，步骤s4中所述的热处理工艺为：1140℃，ar气气氛下固溶2小时，空冷；840℃ar气气氛下时效8小时，随炉冷却。
23、本公开的技术方案，与传统中间合金为细化剂的细晶铸造相比，其优势在于纳米粒子不仅起到细化剂的作用，还可以起到加强基体与晶界强度，提高材料的中低温性能，同时，强稳定的纳米氧化物不与基体反应，不会因本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镍基合金，其特征在于，所述镍基合金包括以下组分及比重：
2.根据权利要求1所述的镍基合金，其特征在于，所述镍基合金还包括以下组分的至少之一：
3.根据权利要求2所述的镍基合金，其特征在于，所述镍基合金中各组分的重量比为：
4.一种镍基合金铸件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述基体合金还包括以下组分的至少之一：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述基体合金中各组分的重量比为：
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的烘干温度为195℃-210℃，烘干时间为7.8h-8.1h。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的CeO2纳米粒子粒径为20nm-50nm，质量为基体合金总物质量的0.1％-1％，增碳剂质量占比为总物质量的0.03％-0.06％。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的机械球磨的转速为200rpm-300rpm，球磨时间为180
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述的固溶-时效两步性能热处理的工艺为：1140℃，Ar气气氛下固溶2小时，空冷；840℃Ar气气氛下时效8小时，随炉冷却。
...【技术特征摘要】
1.一种镍基合金，其特征在于，所述镍基合金包括以下组分及比重：
2.根据权利要求1所述的镍基合金，其特征在于，所述镍基合金还包括以下组分的至少之一：
3.根据权利要求2所述的镍基合金，其特征在于，所述镍基合金中各组分的重量比为：
4.一种镍基合金铸件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述基体合金还包括以下组分的至少之一：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述基体合金中各组分的重量比为：
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述的烘干温度为195...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁昂，
申请(专利权)人：浙江有朋新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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