[发明专利]高抗氧化合金和使用所述合金的燃气涡轮机应用

说明书

公开了一种合金以及使用所述合金的燃气涡轮机应用，所述合金包含减少量的铪和碳以便实现优异的抗氧化性。

技术领域

本发明公开的主题的实施例主要涉及高抗氧化合金和使用所述合金的燃气涡轮机应用。

背景技术

对于燃气涡轮机应用(叶片、喷嘴、护罩、燃烧室)，使用镍基超合金(nickel-basesuperalloys)。

然而，在该领域中，镍基超合金遇到一个基本限制，即它们的抗氧化性(oxidationresistance)。

在这方面，应该考虑燃气涡轮机部件中的蠕变损坏(creep damage)与晶界沉淀物(precipitates)有关。这些颗粒为晶界空穴和微裂纹提供了有利的成核位置。HfC和M23C6碳化物作为晶界沉淀物的形成也可导致易受腐蚀攻击的晶界金属贫化区(depletedzones)。

发明内容

因此，一般需要适合于燃气涡轮机应用的材料，所述材料在操作条件下的热疲劳、低密度、抗弯曲性(flexural resistance)、蠕变性质和断裂韧性(fracture toughness)方面显示出良好的性质，并具有改善的抗氧化性。

一个重要的想法是提供合金，其中选择范围内的所选元素允许通过减少不希望的碳化铪(Hafnium carbide)形成和M23C6碳化物的沉淀来显著增加抗氧化性。这避免了抗氧化涂层的附加成本和工艺步骤。

该合金可通过常规工艺生产，所述常规工艺例如粉末冶金(Powder Metallurgy)和熔模铸造(Investment Casting)，以及创新的增材制造技术(例如直接金属激光熔融(Direct Metal Laser Melting)工艺)。

本发明公开的主题的第一个实施例对应于具有标称组分(nominal composition)的高抗氧化合金(oxidation-resistant alloy)，所述标称组分基于合金重量由以下组成：

一般而言，相对于常规的Ni超合金，所述合金显示出显著改善的抗氧化性质。

本发明公开的主题的第二个实施例对应于由上述合金制成的燃气涡轮机部件，例如叶片、喷嘴、护罩和燃烧室。

附图说明

并入本发明并构成说明书部分的附图示出了本主题的示例性实施例，并且与详细描述一起解释了这些实施例。在附图中：

图1显示了在980℃下1000小时后，通过光学显微镜获取的常规合金'Mar M247LC'的氧化表面的显微照片；

图2显示了在980℃下1000小时后，通过光学显微镜获取的实例1的合金的氧化表面的显微照片；和

图3显示了合金Mar M247LC和实例1的合金在980℃下不同时间(从1000到4000小时)后受影响的金属厚度。厚度相对于合金Mar M 247LC中的最大受影响厚度进行标准化(normalized)。

具体实施方式

示范性实施例的以下描述参考附图。

以下描述并不限制本发明。实际上，本发明的范围由所附权利要求书限定。

说明书中各处提到“一个实施例”或“实施例”意味着结合一个实施例描述的特定特性、结构或特征包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的各种位置中出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”未必是指同一实施例。另外，特定特征、结构或特性可以任何合适方式组合在一个或多个实施例中。

本发明公开的主题的第一个实施例对应于具有标称组分的高抗氧化合金，所述标称组分基于合金重量由以下组成：