[发明专利]一种镍基单晶高温合金中减小缩孔量的改性方法无效
申请号: | 200910049528.7 | 申请日: | 2009-04-17 |
公开(公告)号: | CN101525705A | 公开(公告)日: | 2009-09-09 |
发明(设计)人: | 孔永华;李龙 | 申请(专利权)人: | 东华大学 |
主分类号: | C22C19/05 | 分类号: | C22C19/05;C22F1/10;C30B29/52;C30B11/00 |
代理公司: | 上海泰能知识产权代理事务所 | 代理人: | 黄志达;谢文凯 |
地址: | 201620上海市松*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 镍基单晶 高温 合金 减小 缩孔 改性 方法 | ||
技术领域
本发明属镍基单晶高温合金的改性制备领域,特别是涉及一种镍基单晶高温合金中减小缩孔量的改性方法。
背景技术
单晶高温合金作为一种重要的高温抗蠕变材料,目前已广泛的应用于飞机发动机材料领域。由于柱状晶的凝固特性,缩孔是无法避免的,对于单晶高温合金来说也不例外。金属液在凝固过程中枝干部分先凝固,枝间区域后凝固,枝干凝固后会形成封闭区域,致使枝间区域在凝固过程中得不到金属液的补充而最后导致缩孔的形成。而缩孔是单晶合金高温蠕变过程中重要的裂纹源之一,减小缩孔量可提高单晶合金第三阶段的高温抗蠕变性能。因此,在一定程度上,减小单晶叶片内缩孔量可提高叶片的使用寿命。
原则上来说,缩孔的形成是由于凝固过程中的收缩和气体逸出,但从目前的真空技术来看,单晶高温合金在熔炼和凝固结晶的过程中通过维持一个很好的真空度可以最大限度避免气体缩孔的形成,因此单晶高温合金内的微观缩孔主要是由于凝固收缩导致的。缩孔的大小、数量和分布受单晶凝固参数的影响,此外,合金的化学成分对缩孔也有重要的影响。
本发明是提供一种减小镍基单晶高温合金中缩孔量的方法。
发明内容
本发明的一种镍基单晶高温合金中减小缩孔量的改性方法,包括:
(1)镍基单晶高温合金A,其化学成分为:Al 6.2wt%,W 3.35wt%,Re 3.4wt%,Mo2.7wt%,Cr 5.2wt%,Co 10.0wt%,Hf 0.10wt%,Nb 0.8wt%,Ta 5.5wt%,其余为Ni,固溶处理条件为1320℃/6h,时效处理方式为1140℃/2h+870℃/16h;
(2)将上述合金A加入微量元素碳、硼后,得到镍基单晶高温改性合金ModA,其化学成分为:Al 6.2wt%,W 3.35wt%,Re 3.4wt%,Mo 2.7wt%,Cr 5.2wt%,Co 10.0wt%,Hf 0.15wt%,Nb 0.8wt%,Ta 5.5wt%,C 0.05wt%,B 0.004wt%,其余为Ni,固溶处理条件为1318℃/6h,时效处理方式为1140℃/2h+870℃/16h;
(3)将上述两种合金样本经过机械抛光以及超声波清洗处理,在扫描电子显微镜下检测发现改性合金Mod A的缩孔量减小了40%。
有益效果
本发明在镍基单晶高温合金A中添加微量元素碳、硼后,缩孔量减小了40%,而缩孔量的减小提高了单晶合金第三阶段的高温抗蠕变性能,在1050℃/165MPa的蠕变试验条件下,改性合金ModA的持久性能比原合金A提高了50~60h,因而合金的高温抗蠕变性能得到提高,寿命得到延长,可使用于高性能长寿命航空发动机涡轮叶片材料。
附图说明
图1为原合金A截面的低倍形貌图;
图2为改性合金ModA截面的低倍形貌图;
图3为原合金A截面上微观缩孔的分布情况;
图4为改性合金Mod A截面上微观缩孔的分布情况;
具体实施方式
下面通过一个具体的实例对本发明作进一步的说明。
实施例1
(1)合金的制备
采用真空感应炉熔炼符合要求的母合金(温度为1600℃,时间为35分钟),然后在高温梯度定向凝固炉中生长单晶(生长速度为6mm/min),利用螺旋选晶法制成<001>取向的单晶试棒。
在本发明中,对于合金的熔炼铸棒采用了常规的方法,故不在此处详细说明。
(2)合金的成分
合金A,其成分为:Al 6.2wt%,W 3.35wt%,Re 3.4wt%,Mo 2.7wt%,Cr 5.2wt%,Co 10.0wt%,Hf0.10wt%,Nb 0.8wt%,Ta 5.5wt%,其余为Ni;
改性合金Mod A,其成分为:Al 6.2wt%,W 3.35wt%,Re 3.4wt%,Mo 2.7wt%,Cr5.2wt%,Co 10.0wt%,Hf0.15wt%,Nb 0.8wt%,Ta 5.5wt%,C 0.05wt%,B 0.004wt%,其余为Ni。
(3)合金的热处理制度
合金A:固溶处理条件为1320℃/6h,时效处理方式为1140℃/2h+870℃/16h;
改性合金Mod A:固溶处理条件为1318℃/6h,时效处理方式为1140℃/2h+870℃/16h。
(4)合金试样的检测
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