[发明专利]一种高强度高耐腐蚀性含铊系镍基高温合金及其制备方法

说明书

本发明涉及镍基高温合金领域，具体涉及一种高强度高耐腐蚀性含铊系镍基高温合金及其制备方法。本发明制备的镍基高温合金以重量百分比计，所述合金包括：Cr：8～11％；Tl：4.5～6％；Fe：16～18％；Mo：11～17％；C：0.01～0.025％；Al：1.5～2％；Cu：4～6％；Nb：0.01～0.25％；余量为Ni和不可避免的杂质；本发明极大地提高了镍基高温合金的强度，将其抗拉强度提升至1520MPa、屈服强度提升至950MPa、伸长率提升至32.5％，并极大提高了镍基高温合金的抗腐蚀性，其在600℃下的年均腐蚀速率可以降低至‑3.91x10^‑3mm/yr，具有显著的效果。

技术领域

本发明涉及含钇镍基高温合金领域，具体涉及一种高强度高耐腐蚀性含铊系镍基高温合金及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的进步，航空发动机效率与推力都在不断地提高；近年来，航空发动机用涡轮叶片材料的温度每年约以8℃的速度稳定增长，发动机性能的增长也为发动机金属材料的性能也提出了更高的要求，因此如何满足日益增长的叶片材料的性能需求是高温合金领域的一个重要的研究课题。

镍基高温合金是30年代后期开始研制的；镍本身是一种多功能的耐腐蚀材料，有着卓越的特性，镍基合金比铁基合金与钴基合金都有更高的高温强度；但由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的强度，而航空发动机用的涡轮叶片不仅要有更高的强度，更要有优异耐腐蚀性能。这是由于航空喷气发动机燃气中存在大量的氧、水气，并存在二氧化硫、硫化氢等腐蚀性气体，对高温零件起着极强的氧化和腐蚀作用，并且由于震动、气流的冲刷，其部件必须要承受较大的应力；而应力幅值越大对合金材料的强度要求就会越高，否则将会造成金属构件的断裂，不仅损害经济价值，并且造成安全隐患。因此提供一种高强度、耐腐蚀的镍基合金是十分必要的。

发明内容

为了解决以上的问题，本发明的目的在于可以提供一种抗压强度提升至1520MPa，屈服强度提升至950MPa，伸长率提升至32.5％，并且将其耐腐蚀性也进行大幅度提升的一种镍基高温合金。

本发明公开了一种高强度高耐腐蚀性含铊系镍基高温合金，以百分比计，所述合金包括：Cr：8～11％；Tl：4.5～6％；Fe：16～18％；Mo：11～17％；C：0.01～0.025％；Al：1.5～2％；Cu：4～6％；Nb：0.01～0.25％；余量为Ni和不可避免的杂质。

为了提高镍基合金的强度与耐腐蚀的性能，发明人对镍基合金的元素配比进行了深入的研究，现有的技术在组分中采用多种强化元素以提高金属的强度，然而不同的元素与不同的比例究竟会对镍基合金的性能有什么样的影响，能否将合金强度提高到发明人所期望的标准，发明人无从得知。

进一步的是，现有发明少见利用铊元素对合金组分进行配比，以解决合金的强度与耐腐蚀性的问题的，本案发明人尝试通过铊元素进行金属复配对镍基合金的硬度与抗腐蚀性进行提高；最终发现4.5～6％的铊的技术效果为最佳，如本发明具体实施方式中表1所示，如果将“铊”元素进行替换或将其比例进行调整，无论比例或高或低均难以获得本发明的技术效果。

优选的是，以百分比计，所述合金包括：Cr：8.5～10.5％；Tl：4.5～5.5％；Fe：16.5～17.5％；Mo：12.5～15.5％；C：0.01～0.025％；Al：1.5～1.75％；Cu：4.5～5.5％；Nb：0.01～0.25％；余量为Ni和不可避免的杂质。

优选的是，以百分比计，所述合金包括：Cr：9.8％；Tl：4.25％；Fe：16.8％；Mo：13.25％；C：0.02％；Al：1.55％；Cu：4.95％；Nb：0.15％；余量为Ni和不可避免的杂质。

进一步的，所述不可避免的杂质包括：P≤0.002％、S≤0.002％。本发明制备的合金杂质含量显著降低。

本发明还公开了一种制备如权利要求1-4的镍基高温合金的制备方法，所述方法包括：