[发明专利]一种Ni‑Cr‑Co‑Mo‑Al‑Ti系高温合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温合金材料技术领域，具体为一种Ni-Cr-Co-Mo-Al-Ti系高温合金材料及其制备方法。

背景技术

高温合金是指以铁、钴、镍为基，能在600℃以上高温下服役而研制的一类金属材料。高温合金为单一的奥氏体基体组织，拥有较高的高温强度、抗氧化和抗腐蚀性能，具有良好的组织稳定性和使用可靠性，又称为热强合金和热稳定性高温合金，国外常称之为超合金。

高温合金按照合金成分、组织和成型工艺不同可以有不同的分类方法。按基体元素分类，主要有镍基高温合金、钴基高温合金和铁基高温合金，此外还另有一个分支镍-铁基高温合金。按制备工艺分，可以分为变形高温合金，铸造高温合金和粉末高温合金。按强化方式分类可以分为固溶强化合金和时效沉淀强化型合金，不同强化型合金有不同的热处理制度。

高温合金的发展动力来源于高温燃气轮机的需要，燃气轮机发动机，尤其是航空发动机推力及效率的日益增长，发动机工作温度的不断提高，这就要求材料必须具备更高的耐温能力。同时，高温合金由于具有优异的综合力学性能和抗氧化、耐腐蚀能力而成为石化、核能、航空、航天等工业领域中承受高温、腐蚀、长效载荷等恶劣使用环境关键部件不可或缺的材料。高温合金一般含有较高含量的合金元素，如Ni、Mo、W、Co等，因此，其在长期的高温服役或使用过程中，很容易析出σ等脆性相，严重影响了合金的性能及使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ni-Cr-Co-Mo-Al-Ti系高温合金材料及其制备方法，以解决现有的合金材料在长期的高温服役或使用过程中，容易析出σ等脆性相，降低合金的性能及使用寿命等问题。本发明通过优化合金各元素成分含量配比以及对合金材料制备过程中的热处理工艺进行改进，制备出的合金材料在满足力学性能的同时，其电子空位数小于2.32，在815℃(σ相最易析出的温度)下，经过5000小时的持久试验，未出现σ相。本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种Ni-Cr-Co-Mo-Al-Ti系高温合金材料，按重量百分比计，所述合金材料包括：C：0.08～0.15％，Cr：14.0～15.25％，Co：14.0～16.0％，Mo：3.9～4.5％，Al：4.0～4.6％；Ti：3.0～3.7％，B：0.012～0.020％，余量为Ni。

作为本发明一种Ni-Cr-Co-Mo-Al-Ti系高温合金材料的一个具体实施例，按重量百分比计，所述合金材料包括：C：0.10～0.12％；Cr：14.5～15.0％；Co：14.5～15.5％；Mo：4.1～4.3％；Al：4.1～4.5％；Ti：3.2～3.4％；B：0.015～0.018％，余量为Ni。

作为本发明一种Ni-Cr-Co-Mo-Al-Ti系高温合金材料的一个具体实施例，所述合金材料还包括Fe，Mn，Si，S，Zr，Cu杂质以及其它不可避免的杂质，以重量百分比计，Fe≤0.5，Mn≤0.15，Si≤0.20，S≤0.015，Zr≤0.04，Cu≤0.1。

作为本发明一种Ni-Cr-Co-Mo-Al-Ti系高温合金材料的一个具体实施例，所述合金材料还包括Fe，Mn，Si，S，Zr，Cu杂质以及其它不可避免的杂质，以重量百分比计，Fe≤0.3，Mn≤0.10，Si≤0.10，S≤0.008，Zr≤0.02，Cu≤0.05。

作为本发明一种Ni-Cr-Co-Mo-Al-Ti系高温合金材料的一个具体实施例，所述合金材料的电子空位数N_ν≤2.32。

作为本发明一种Ni-Cr-Co-Mo-Al-Ti系高温合金材料的一个具体实施例，所述合金材料在室温下的抗拉强度≥1000N/mm²，屈服强度≥890N/mm²，断后伸长率≥7％；在应力125Mpa、温度980℃条件下持久断裂时间≥20h，面缩率≥10％；温度760℃条件下抗拉强度≥950N/mm²，屈服强度≥700N/mm²。

本发明还提供所述Ni-Cr-Co-Mo-Al-Ti系高温合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按组分配比称量原料，并在1450～1470℃温度下进行熔炼，溶液浇注成自耗电极；

2)将自耗电极进行重熔精炼，重熔成电渣锭；

3)将电渣锭加热锻造，锻造后空冷至室温，并进行表面处理；

4)将表面处理好的煅件经过热处理即得成品合金材料。