[发明专利]一种强化γ′相的第三代镍基单晶高温合金及制备方法

权利要求书

1.一种强化γ′相的第三代镍基单晶高温合金，其特征在于，由Al、Ta、W、Re、Mo、Cr、Co、Hf和Ni组成；其中：Al为5.14～6.15wt％，Ta为8.02～10.38wt％，W为5.66～6.47wt％，Re为3.93～4.37wt％，Mo为1.41～1.65wt％，Cr为2.17～2.91wt％，Co为11.17～12.64wt％，Hf为0～0.1wt％，余量为Ni；所述Ta元素在γ′形成元素Al、Ta中的占比x为0.2010～0.2282；所述x＝C_Ta/(C_Al+C_Ta)，其中，C_Ta为Ta在合金中的原子百分含量，C_Al为Al在合金中的原子百分含量。

2.如权利要求1所述强化γ′相的第三代镍基单晶高温合金，其特征在于，所述W元素以Ni-W合金的方式加入；所述的Ni-W合金是将所述W与所述Ni混合，制成W含量为20％的Ni-W中间合金。

3.如权利要求2所述强化γ′相的第三代镍基单晶高温合金，其特征在于，所述Ni-W中间合金为块状，外形尺寸小于40mm×40mm×40mm。

4.一种制备权利要求1所述强化γ′相的第三代镍基单晶高温合金的方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，制备母合金锭：

按所述合金成分配料；通过真空感应熔炼制备母合金；合金在1540℃～1580℃精炼5min，精炼结束后降温至1500℃～1540℃浇铸为母合金锭；

步骤2，制备单晶试棒：

采用籽晶法+螺旋选晶法，在定向凝固炉上进行制备所述单晶试棒；

步骤3，热处理：

对得到的单晶试棒进行热处理；所述热处理包括固溶处理和两次时效过程；

将所述单晶试棒置于管式炉内；对该管式炉抽真空后通入Ar气，重复所述抽真空--通氩气过程3～4次；确保Ar气持续充满炉腔，使该炉腔与大气联通一端持续有Ar气排出，并保持该状态直至热处理结束；

固溶处理：从初始温度25℃开始，炉温以7℃/min的升温速率升温至210℃，随后以10℃/min的升温速率升温至1280℃～1320℃并保温3～5小时；以2℃/min的升温速率继续升温至1310℃～1350℃保温7～10小时；保温结束后，继续以2℃/min的升温速率升温至1325℃～1360℃并保温16～36小时；保温结束后取出试棒空冷至室温，得到经过固溶处理的单晶试棒；

一次时效：将经过固溶处理的单晶试棒置于管式炉内；从初始温度25℃开始，炉温以10℃/min的升温速率升温至1150℃～1180℃并保温4h；保温结束后取出试棒空冷至室温；得到经过一次时效的单晶试棒；

二次时效：将所述一次时效后的单晶试棒置于箱式炉内；对该箱式炉升温至850℃～870℃并保温24h；保温结束后取出试棒空冷至室温；

至此，完成对所述单晶试棒的热处理；

得到所述强化γ′相的第三代镍基单晶高温合金的制备。