[发明专利]高温合金锭坯及其制备方法和高温合金制件

说明书

本发明涉及高温合金技术领域，公开了高温合金锭坯及其制备方法和高温合金制件，该高温合金锭坯中含有C元素、Co元素、Cr元素、W元素、Mo元素、Ti元素、Al元素、B元素、Zr元素、Nb元素、Ta元素、Fe元素和Ni元素；在所述锭坯的纵向截面的二分之一半径处，所述锭坯的柱状晶粒的轴向取向偏离度≤20°，所述锭坯的平均二次枝晶臂间距为50‑150μm，所述锭坯的一次碳化物析出相的平均尺寸为1‑10μm；以及，在所述锭坯的纵向截面的中心处，所述锭坯中无等轴晶粒。本发明提供的锭坯元素偏析程度小，枝晶间析出相少，且析出的一次碳化物尺寸较小，具有较好的成分组织均匀性。

技术领域

本发明涉及高温合金技术领域，具体涉及一种高温合金锭坯、一种制备高温合金锭坯的方法及由所述方法制备得到的高温合金锭坯、由所述高温合金锭坯制备得到的高温合金制件。

背景技术

目前，航空发动机为满足热效率的提升，对承温能力高的镍基涡轮盘高温合金需求正在不断增加，促使我们材料研究和生产者不断地发展新型高合金化高温合金。

为提高高温合金的强度，研究者们采用了一系列的方法，例如采用添加更多的固溶强化元素诸如W、Mo、Cr和Co增加合金高温强度，但合金在凝固时偏析非常严重，且容易形成有害相；又比如添加更多的沉淀强化元素诸如Al、Ti、Ta和Nb以增加强化相含量，但是合金的热加工窗口窄，热加工性能变差；又如，添加更多的晶界强化元素比如C、B和Zr，但是此种方法容易形成大尺寸一次碳化物、硼化物、低熔点的锆化物相等，降低合金初熔点，给冶炼带来困难，热加工塑性变差、窗口变窄。

高温合金锭坯冶金质量的好坏是决定锭坯能否顺利的进行后续热加工锻造以及后续锻件能否实现应用的关键。锭坯冶金质量通常包括宏观偏析、微观偏析、析出相尺寸、析出相分布等。因此，降低锭坯的元素偏析程度、控制枝晶间析出相的数量、析出相的尺寸和析出相的形态是实现合金工程化应用迈出的第一步。

因此，有必要提供一种高温合金锭坯的制备方法，以制备得到具有元素偏析程度小、析出相尺寸小、后续热加工塑性高的高温合金锭坯，从而满足合金工程化应用的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中高温合金锭坯存在的元素偏析严重、析出相尺寸大的缺陷。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种高温合金锭坯，该高温合金锭坯中含有C元素、Co元素、Cr元素、W元素、Mo元素、Ti元素、Al元素、B元素、Zr元素、Nb元素、Ta元素、Fe元素和Ni元素；

在所述锭坯的纵向截面的二分之一半径处，所述锭坯的柱状晶粒的轴向取向偏离度≤20°，所述锭坯的平均二次枝晶臂间距为50-150μm，所述锭坯的一次碳化物析出相的平均尺寸为1-10μm；以及，

在所述锭坯的纵向截面的中心处，所述锭坯中无等轴晶粒。

本发明第二方面提供一种制备高温合金锭坯的方法，该方法包括：

(1)将原料进行真空感应冶炼和退火，得到电极棒；

(2)将所述电极棒进行抽锭式电渣重熔连续定向凝固冶炼，得到铸锭；

(3)将所述铸锭进行热处理，得到锭坯；

其中，在步骤(2)中，抽锭速率为3-10mm/min；

所述原料中含有C、Co、Cr、W、Mo、Ti、Al、B、Zr、Nb、Ta、Fe和Ni元素。

本发明第三方面提供由前述第二方面所述的方法制备得到的高温合金锭坯。

本发明第四方面提供由前述第一方面或第三方面所述的高温合金锭坯制备得到的高温合金制件。