[发明专利]低铼、高强度抗热腐蚀的镍基单晶高温合金及其制造方法

说明书

本发明公开了一种低铼、高强度抗热腐蚀镍基单晶高温合金及制造方法，组成合金的化学成分重量百分比为：Cr：9.0～12.0％，Co：8.0～11.0％，Mo：0.2～1.5％，W：4.5～7.0％，Al：3.5～5.5％，Ti：2.0～4.0％，Ta：4.5～6.5％，Hf：0.1～0.3％，Re：1.2～2.0％，余量为Ni。高温持久性能优于PWA1483合金，Re元素较低，具有良好的抗热腐蚀性能。与目前已有的镍基单晶高温合金对比，本合金成分中Cr元素含量较高，具有较强的抗热腐蚀性能；合金具有良好的高温持久性能，高温性能优于PWA1483，982℃/100MPa蠕变时间≥5000h。

技术领域

本发明属于镍基单晶高温合金制造技术领域，具体涉及一种低铼、高强度抗热腐蚀的镍基单晶高温合金及其制造方法，主要适用于制备在承受高温、高压、高载荷及高腐蚀工况下的热端零部件，如重型燃气轮机高温叶片。

背景技术

目前，随着工业的发展，舰船动力燃机、地面工业燃气轮机以及适合海洋条件下的航空发动机具有巨大的市场空间，但是这些环境具有较强的腐蚀性，因此对燃气轮机和航空发动机的强度和抗腐蚀性能有较高的要求，需要具有高强度和抗腐蚀性能较强的材料作为支撑，才能推动重型燃机和航空发动机的发展。

目前镍基单晶高温合金已经发展到第五代，但是，这些镍基单晶高温合金主要适用于航空发动机涡轮叶片的制备。由于重型燃机用高温合金的长时稳定性、持久性能、蠕变与疲劳的交互作用和抗腐蚀性能比航空发动机用高温合金更加重要，因此航空发动机用高温合金不能简单的应用于重型燃机透平叶片，我国应用在重型燃气轮机用镍基单晶高温合金尚处于空白阶段，因此研发适用于重型燃机用镍基单晶高温合金意义重大。

由于Re元素在镍基单晶高温合金中起到重要的强化作用，因此随着Re元素含量的提高，镍基高温合金的耐热温度也随着提高。目前第三代镍基高温合金中的Re元素含量已提高到了6％。但是，Re元素为稀有元素，而且提高Re 元素含量会导致合金成本提高、密度增大、容易析出TCP相等缺陷，因此研发一种低铼、抗热腐蚀性能的镍基单晶高温合金是很有必要和急需的。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种低铼、高强度、抗热腐蚀的镍基单晶高温合金及其制造方法，该合金的持久性能和抗热腐蚀性能优于PWA1483合金，而且 Re元素含量低于3％，有效降低了制造成本。

本发明的技术方案是这样实现的：一种低铼、高强度抗热腐蚀镍基单晶高温合金，组成合金的化学成分重量百分比为：Cr：9.0～12.0％，Co：8.0～11.0％， Mo：0.2～1.5％，W：4.5～7.0％，Al：3.5～5.5％，Ti：2.0～4.0％，Ta：4.5～6.5％， Hf：0.1～0.3％，Re：1.2～2.0％，余量为Ni。

本发明所述的低铼、高强度抗热腐蚀镍基单晶高温合金，组成合金的化学成分重量百分比为：Cr：9.5～10.5％，Co：9.0～10.0％，Mo：0.5～1.0％，W：5.2～5.8％， Al：4.3～4.7％，Ti：2.75～3.15％，Ta：5.3～5.7％，Hf：0.12～0.18％，Re： 1.3～1.7％，余量为Ni。

本发明所述的低铼、高强度抗热腐蚀镍基单晶高温合金，组成合金的化学成分重量百分比为：Cr：9.8％，Co：9.6％，Mo：0.7％，W：5.4％，Al：4.5％， Ti：2.93％，Ta：5.5％，Hf：0.15％，Re：1.4％，余量为Ni。

本发明所述的低铼、高强度抗热腐蚀镍基单晶高温合金，组成合金的化学成分重量百分比为：Cr：9.6％，Co：10.0％，Mo：0.6％，W：5.8％，Al：4.5％， Ti：3.15％，Ta：5.5％，Hf：0.14％，Re：1.5％，余量为Ni。