[发明专利]Ni‑Cr基高温合金及其制备与检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及变形高温合金材料及其制备方法，特别涉及Ni-Cr基高温合金及其制备方法。

背景技术

高温合金对于发展航空发动机和工业燃气轮机起着重要作用。目前，气轮机功率的不断提高，对高性能高温合金材料的需求亦随之增加，而现有的合金材料杂质元素的含量比较高，存在溶液浇注成不能消耗自身电极，耐热性能差，并且制造成本高，制造复杂等诸多缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供新的Ni-Cr基高温合金。

Ni-Cr基高温合金，以重量百分比计，包括C：0.05％～0.09％、Cr：14.00％～16.00％、Al：2.40％～2.70％、Ti：1.9％～2.20％、W：6.00％～7.00％、Mo：3.00％～4.00％、Co：0.40％～0.80％、V：0.40％～0.60％以及余量Ni和不可避免的杂质。

作为优选地，上述Ni-Cr基高温合金，以重量百分比计，包括C：0.06％～0.08％、Cr：14.80％～15.50％、Al：2.50％～2.66％、Ti：2.0％～2.10％、W：6.09％～6.78％、Mo：3.16％～3.82％、Co：0.55％～0.78％、V：0.48％～0.56％以及余量Ni和不可避免的杂质。

作为优选地，上述Ni-Cr基高温合金，以重量百分比计，包括C：0.07％～0.08％、Cr：15.10％～15.50％、Al：2.58％～2.66％、Ti：2.0％～2.10％、W：6.22％～6.78％、Mo：3.36％～3.82％、Co：0.63％～0.78％、V：0.48％～0.53％以及余量Ni和不可避免的杂质。

作为优选地，上述杂质为：以占所述高温合金材料重量百分比计，Fe小于或等于2.00％、P小于或等于0.010％、S小于或等于0.010％、B小于或等于0.020％、Ce小于或等于0.020％、Cu小于或等于0.10％、Si小于或等于0.30％、Mn小于或等于0.20％、Mg小于或等于0.005％。

作为优选地，上述杂质为：以占所述高温合金材料重量百分比计，Fe小于2.00％、P小于0.010％、S小于0.010％、B小于0.020％、Ce小于0.020％、Cu小于0.10％、Si小于0.30％、Mn小于0.20％、Mg小于0.005％。

本发明的另外一个目的在于提供Ni-Cr基高温合金的制备方法。

Ni-Cr基高温合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤A、取所需元素于真空感应炉中熔炼，熔炼温度1500～1520℃，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浇注成的自耗电极于真空自耗炉中重熔精炼，重熔成电渣锭；

步骤C、将步骤B的电渣锭加热锻造制成钢棒；

步骤D、将步骤C的钢棒锻后空冷至室温；

步骤E、将步骤D的钢棒表面处理，对钢棒表面进行车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求。

作为优选地，上述步骤B中重熔精炼的操作条件如下：

1)真空度：冷态真空度＜0.13Pa；

2)电力制度：其电压为23V±1V，电流为5000±200A。

作为优选地，上述步骤C具体操作为：将钢棒加热至1000～1020℃，保温2～4小时后升温至1170～1190℃保温20～30小时出炉包套，回炉再烧1～2小时后开始锻造。

本发明还提供了Ni-Cr基高温合金的力学性能检测方法，包括以下步骤：

(1)取通过上述Ni-Cr基高温合金的制备方法制备得到的钢棒为试样；

(2)试样热处理，放置在温度为1210±10℃环境中，保温2.0h后进行空冷，再进行温度为1050±10℃，保温4.0h后进行空冷，然后将试样放置在温度为800±10℃，保温16.0h后空冷；

(3)高温性能检测，将步骤(2)中热处理后的试样放置在温度为850℃环境，检测其抗拉强度Rm≥640Mpa、伸长率A≥6.0％、断面收缩率Z≥9.0％；温度为850℃、应力为265Mpa，其持久断裂时间≥50h。

本发明所述Ni-Cr基高温合金又可称为Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金材料，为了表述简洁，本发明统称为Ni-Cr基高温合金。