[发明专利]一种Ni‑Cr‑Mo系高温合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温合金材料及其制备方法，具体为一种Ni-Cr-Mo系高温合金材料及其制备方法，属于合金材料应用技术领域。

背景技术

高温合金材料指在760--1500℃以上及一定应力条件下长期工作的高温金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，已成为军民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料，涡轮叶片是燃气轮机的关键部件，为了提高发动机的效率，必须不断提高涡轮燃气进口温度。一般叶身部分的温度达650℃以上，甚至高达980℃，叶根部分的温度也高达700℃以上。而且涡轮叶片承受气动力和离心力的作用，产生拉应力和弯曲应力，同时燃气流的高速脉冲，使叶片产生震动应力。叶身部分承受的拉应力平均为140Mpa，叶根部分承受的拉应力达280Mpa以上叶片在航空技术领域，航空发动机的热部件中，叶片材料的使用条件最为苛刻。

而目前的高温合金材料制备方法制取的叶片材料在使用过程中，在常温下使用时，材料的抗拉强度小于700N/mm²，屈服强度小于640N/mm²，伸长率小于3％，使材料的高温拉伸强度、持久强度和蠕变强度低，在高温（705±3℃）下使用时，材料的抗拉强度小于650N/mm²，屈服强度小于550N/mm²，伸长率小于3.5％，高温持久性能差，此外没有良好的机械疲劳、热疲劳性能、抗氧化性能、抗热腐蚀性能也比较低以及没有良好的塑性。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种Ni-Cr-Mo系高温合金材料及其制备方法，满足在复杂工作环境下的使用要求。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种Ni-Cr-Mo系高温合金材料及其制备方法，以重量百分比计，包括C：0.10%~0.20%、Cr：14.0%~17.0%、Mo：4.50%~6.0%、Co：0.1%~0.20%、Al：2.50%~3.50%、Ti：1.50%~2.50%、B：0.025%~0.07%、Fe：8.0%~12.0%以及余量为Ni；

其制备方法步骤如下：

步骤A、按组分比例称量原料，然后于真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1460~1490℃，在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，溶液浇注成自耗电极；

步骤B、将步骤A中所得的自耗电极进行重熔精炼，重熔成电渣锭；

步骤C、将步骤B中所得的电渣锭加热至1120~1160℃，保温2~3小时，用压机锻造制成所需棒材或型材；

步骤D、将步骤C所得的棒材采用探伤设备检查棒材芯部及表面缺陷，将无缺陷棒材加热至1120℃保温2小时后，经油冷或空冷至室温；并将棒材再加热至930℃～1000℃，保温16小时后空冷至室温；得到满足本发明设计需求的合金材料。

优选的，所述步骤B重熔精炼在可控气氛电渣炉中进行。

优选的，步骤C中所述压机为液压力快锻机。

优选的，所述步骤B中，电极重熔时，控制熔速为4.2~4.8Kg/min。

优选的，所述杂质为：以重量百分比％计，P≤0.025%、S≤0.015%、Mn≤0.15%、Si≤0.60% 、Cu≤0.10%。

本发明的有益效果是：该种Ni-Cr-Mo系高温合金材料及其制备方法制备的不锈钢材料组织均匀，能稳定控制铁素体含量≤0.5%，从而较大的提高了合金材料的耐蚀性能及服役寿命，本发明的合金材料具有优异的耐高温性能和力学性能，在室温25℃下材料的抗拉强度σ_b≥700N/mm²，屈服强度σ_0.2≥640N/mm²，伸长率δ₅≥3％；高温（705±3℃）下材料的抗拉强度σ_b≥650N/mm²，屈服强度σ_0.2≥550N/mm²，伸长率δ₅≥3.5％；高温持久性能：应力240Mpa、温度815℃，持久断裂时间≥75h，伸长率δ₅≥5％，有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。

具体实施方式