【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料的，尤其是涉及一种铁镍钴高温合金及其制备方法。
技术介绍
1、随着高温环境对材料性能的要求不断提高，铁镍钴高温合金由于其优异的力学性能和高温稳定性，已广泛应用于航空、能源、冶金等领域，尤其是在燃气涡轮发动机和高温反应器等极端条件下。传统的铁镍钴高温合金常通过添加镍、钴、铬等元素来提升合金的强度、抗氧化性和抗蠕变能力。然而，随着高温使用条件的不断苛刻，传统合金的性能仍然面临挑战，尤其在高温下的耐久性、抗氧化性、抗腐蚀性及抗蠕变性方面的需求日益增加。
2、现有的高温合金配方和制备工艺仍存在一些问题，如成分分布不均匀、微观结构不稳定、抗疲劳性能不足等，限制了其在更高温度和更复杂环境中的应用。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种铁镍钴高温合金及其制备方法。
2、本专利技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种铁镍钴高温合金，所述高温合金的成分按照质量百分比为：
4、cr：6%-8%，mo：1%-2%，ti：1%-2%，re：0.5%-1%，hf：2.5%-3%，y：1%-3%，nb：0.3-0.5%；ge：0.1～0.2%；ce：0.05%-0.1%，fe：14%-20%，co：10%-15%，ni：余量，以及不可避免的c、p等杂质。
5、铁镍钴高温合金中添加的各个元素的主要作用如下：
6、铁镍钴元素是合金的主要元素，钴和铁共同与镍构成了合金的基体结
7、具体而言，镍和铁的协同作用共同构成了坚固的基体结构，提供了稳定的力学性能和抗疲劳能力，并使基体更具高温稳定性，而不影响整体延展性和抗冲击性。镍与钴的协同作用则减少了蠕变现象，使得材料在极端高温环境中保持强度和耐久性，显著提升了材料的高温持久强度。并且在钴和铁共同协同下，在高温应力下延缓了合金的蠕变行为，使其更适合长期在高温条件下工作。
8、铬（cr）的添加可以为合金提供了良好的抗氧化和抗腐蚀性能。在高温下，铬能迅速形成一层致密的氧化铬保护膜，防止氧气和其他腐蚀介质的渗透。钼（mo）作为一种固溶强化元素，钼的添加显著提高了合金的高温强度，并且钼还能阻止高温环境中晶粒的过度长大，确保合金在长时间的高温下保持细小而稳定的结构。而铬与钼共同添加时，两者之间具有协同效果，铬与钼的协同减少了晶界滑移，增强了合金在高温下的稳定性，更进一步增强了合金的整体抗腐蚀能力，使材料在极端环境中能够维持化学稳定性，防止过早老化或失效。并且通过制备合金过程中工艺的控制，通过多阶段的时效处理，通过多级析出效应，在合金中形成富钼相和cr-mo共析相，进一步提高了材料的抗蠕变性能和高温强度，增强了晶界的稳定性和材料的抗疲劳性能，从而提高了在高温下的合金性能。
9、其次，铬和钴也存在一定的协同效果，两者共同提升了形成的抗氧化层的稳定性，也使材料在长期使用中表现出良好的抗氧化和抗腐蚀特性。
10、铌和锗在高温合金中的协同作用可以显著提升合金的综合性能。铌作为一种重要的强化元素，能够与碳形成高温稳定的金属间化合物（如nbc），这些碳化物以细小的弥散颗粒形式分布在合金基体中，有效阻碍位错运动，增强合金的高温强度和蠕变性能。同时，铌的加入还能促进某些强化相（如γ′相或γ″相）的稳定性，使其在高温下具有更长时间的热稳定性，显著延缓合金的性能退化。
11、锗在高温合金中的作用主要体现在抗氧化性和韧性增强两个方面。在高温环境下，锗与传统的抗氧化元素（如铬、镍）协同作用，可以促进氧化膜的致密性和稳定性，从而提高合金在氧化和硫化环境中的耐久性。此外，锗的存在可以通过优化合金的电子结构，增强金属键强度，从而提升合金的整体韧性，减少高温运行中的裂纹扩展风险。同时，锗的加入可能影响γ′相的分布和形态，进一步优化合金的微观结构。
12、铌和锗的协同作用还体现在它们共同参与强化基体和界面结合的过程中。铌的碳化物增强基体强度，而锗的电子结构调整提升了合金的塑性变形能力，两者的结合可以在高温蠕变和抗疲劳性能之间实现更好的平衡。这种平衡对于应用于极端高温环境的合金（如涡轮叶片材料）尤为重要。钛（ti）是强化合金的重要沉淀元素。钛能够形成γ'相（ni3ti），提供高温下的沉淀硬化效果，提高抗蠕变性能和高温强度。并且，钛通过析出相的形成提高了合金的硬度和稳定性。铪（hf）的加入旨在强化晶界，提高材料的抗蠕变性能和高温韧性。铪能够在晶界处形成稳定的化合物，防止晶界滑移，延缓蠕变和裂纹扩展。而且铪还能在晶粒边界处提高结合力，减少裂纹的萌生和扩展。
13、当钛和铪共同加入合金中时，铪的引入可以稳定并细化钛形成的γ'相（ni3ti），使其在高温下更加稳定。这有助于延缓相的粗化和失效，从而延长材料的使用寿命和高温性能。其次，铪在晶界处形成稳定化合物，增强晶界结合力，防止晶界滑移，减少蠕变和裂纹扩展。这种晶界强化效果可以与钛形成的析出强化机制相辅相成，提高整体合金的高温蠕变抗性。
14、微量的碳元素会与铪在合金的熔炼过程中析出生成碳化铪，碳化铪（hfc）作为强力的碳化物，hfc在高温下保持了晶粒的细小结构，提供了出色的晶界强化效果，阻止晶粒长大和结构变形，从而能够增强合金在超高温下的稳定性和抗氧化能力，同时不显著增加材料的脆性。氧化钇能够在较高温度下促进合金晶界的稳定性，通过抑制晶界的滑移和位错攀移，延缓合金的蠕变和疲劳失效。碳化铪在较高温度下增强抗氧化能力的同时，与氧化钇的晶界稳定化效果结合，使合金在超高温和高应力环境下的稳定性得到更大提升。
15、钇元素在合金的熔炼过程中，熔体会吸收微量的氧，从而使得部分钇元素会在合金熔炼的过程中转变析出为氧化钇，氧化钇颗粒在晶界处起到钉扎作用，抑制晶界滑移，显著提升合金的高温蠕变性能。钇的含量需控制在1%-3%范围内，过低会限制氧化钇的生成量，过高可能导致颗粒聚集或粗化。
16、氧化钇、碳化铪、铪、钛元素的共同作用下，进一步提升了材料在高温环境下的稳定性，减少了因氧化而导致的性能退化，并进一步提高了材料在高温应力环境下的抗蠕变性能，确保了材料的长寿命和耐用性。
17、铼（re）是一种极为重要的固溶强化元素，尽管含量较低，但其提升合金高温性能的作用也极为显著。铼具有较高的熔点，能够抑制晶界滑移，从而防止合金在高温下的变形和蠕变。铼通过固溶强化作用提高了晶界的稳定性，这使得合金在极端温度下仍然能够保持较好的力学性能。其次，铼与铪具有协同作用，它们共同强化了晶界的稳定性和高温强度：铼抑制了晶界运动，而铪提高了晶界的结合强度，从而进一步延缓高温蠕变行为。
18、本专利技术中还添加了稀土本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铁镍钴高温合金，其特征在于，所述高温合金的成分按照质量百分比为：
2.根据权利要求1所述的一种铁镍钴高温合金，其特征在于：所述高温合金中铌元素的含量范围为0.4%-0.45%。
3.根据权利要求1所述的一种铁镍钴高温合金，其特征在于：所述高温合金中铬元素的含量范围为6.7%-7.3%。
4.根据权利要求1所述的一种铁镍钴高温合金，其特征在于：所述高温合金中钼元素的含量范围为1.2%-1.8%。
5.根据权利要求1所述的一种铁镍钴高温合金，其特征在于：所述高温合金中钛元素的含量范围为1.3%-1.7%。
6.根据权利要求1所述的一种铁镍钴高温合金，其特征在于：所述高温合金中铼元素的含量范围为0.7%-0.8%。
7.根据权利要求1所述的一种铁镍钴高温合金，其特征在于：所述高温合金中铪元素的含量范围为2.6%-2.7%。
8.根据权利要求1所述的一种铁镍钴高温合金，其特征在于：所述高温合金中锗元素的含量的范围为0.1%-0.16%。
9.根据权利要求3所述的一种铁镍钴高温合金，其特
10.一种根据权利要求1～9任一所述的铁镍钴高温合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种铁镍钴高温合金，其特征在于，所述高温合金的成分按照质量百分比为：
2.根据权利要求1所述的一种铁镍钴高温合金，其特征在于：所述高温合金中铌元素的含量范围为0.4%-0.45%。
3.根据权利要求1所述的一种铁镍钴高温合金，其特征在于：所述高温合金中铬元素的含量范围为6.7%-7.3%。
4.根据权利要求1所述的一种铁镍钴高温合金，其特征在于：所述高温合金中钼元素的含量范围为1.2%-1.8%。
5.根据权利要求1所述的一种铁镍钴高温合金，其特征在于：所述高温合金中钛元素的含量范围为1.3%-1.7%。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘小佩，司周祥，杨升，李智，冯子晨，唐国，付凯廷，刘畅，贾利星，
申请(专利权)人：上海一郎合金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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