[发明专利]一种抗氧化的含铼Ni3Al基高温合金

说明书

技术领域

本发明属于高温合金技术领域，涉及一种抗氧化的Ni₃Al基高温合金，具体地说，是指一种抗氧化的含铼Ni₃Al基高温合金。

背景技术

为了满足现代航空发动机高推重比的要求，要求使用材料具有高的使用温度和良好的环境性能，目前部分Ni₃Al基高温合金已经应用于1373K时使用的航空发动机导向叶片。实际应用中除了要求Ni₃Al基高温合金有良好的的力学性能，同时也要求其具有良好的抗氧化性能。研究发现在Ni₃Al基高温合金基体中添加Mo可有效提高Ni₃Al基高温合金的力学性能；添加Si可有效改善Ni₃Al基高温合金的抗氧化性能；但这些元素的添加对Ni₃Al基高温合金也会造成其它方面不利的影响，如文献[1]中所述(文献[1]：叶长江，李铁藩，沈嘉年，毛晓禹.定向凝固Ni₃Al-Mo基合金高温氧化研究.金属学报，1994.1，30(1)：44-48)，Ni₃Al基高温合金添加高含量的Mo后，虽然有效提高其力学性能，但钼在高温环境中会生成挥发性氧化物MoO₃，同时Mo的添加阻碍了Al的扩散，阻碍Al₂O₃的形成，使其不能生成连续的氧化膜，恶化其抗氧化性能，导致材料失效，限制该合金的应用。文献[2]中研究发现(文献[2]：韩雅芳，肖程波.钇和硅对Ni₃Al基IC6合金组织和性能的影响.金属学报.1998.11，34(11)：1153-1157)通过添加Si改善其抗氧化性能，但Si和Mo生成MoSi₂沉淀相，降低了其力学性能，因此选择添加合适的添加元素及添加量，在提高Ni₃Al基高温合金的抗氧化性的同时不损害合金的力学性能，成为研究Ni₃Al基高温合金的热点和难点。

发明内容

本发明提出一种抗氧化的含铼Ni₃Al基高温合金，该含铼Ni₃Al基高温合金由Ni、Al、Mo、Re和B构成，元素的百分含量分别为：7.8wt％的Al，11～14wt％的Mo，0.5～3wt％的Re，0.01wt％的B，其余为Ni。所述的含铼Ni₃Al基高温合金通过添加铼元素阻碍钼元素的扩散，在改善Ni₃Al基高温合金抗氧化性能的同时，提高Ni₃Al基高温合金的力学性能。

本发明提出的抗氧化的含铼Ni₃Al基高温合金通过如下方法制备得到：

第一步：将制备含铼Ni₃Al基单晶高温合金的原料高纯镍(Ni)、高纯铝(Al)、高纯钼(Mo)、高纯铼(Re)和高纯硼(B)按重量百分比称取，并用超声波清洗并烘干。

所述的重量百分比为：Al为7.8wt％，Mo为11～14wt％，Re为0.5～3wt％，B为0.01wt％，其余为Ni；

第二步：将Ni、Al、Mo、Re和B放入ZGJL-0.025型真空感应炉中，并将真空感应炉抽真空到1Pa以下，然后升温至1510±10℃，熔炼时间为10～30分钟；

第三步：升温至1560±10℃，保温5～10分钟；

第四步：断电降温至1500±10℃，然后带电浇注制成合金棒材，即得到本发明的含铼Ni₃Al基高温合金。

本发明的优点在于：

(1)本发明提出的抗氧化的含铼Ni₃Al基高温合金的抗氧化性能优异，含铼Ni₃Al基高温合金在1373K氧化100小时后增重为2.40mg/cm²～10.53mg/cm²，相对比不添加铼的Ni₃Al基高温合金的氧化增重减少。

(2)本发明提出的抗氧化的含铼Ni₃Al基高温合金在提高抗氧化性能的同时提高了该合金的持久力学性能到

附图说明

图1为本发明含1.5wt％Re的Ni₃Al基高温合金在1373K时的氧化动力学曲线；

图2-A为本发明含1.5wt％Re的Ni₃Al基高温合金在1373K氧化100h后的表面低倍形貌；