[发明专利]一种长寿命高强抗热腐蚀镍基高温合金及其应用

说明书

本发明公开了一种长寿命高强抗热腐蚀镍基高温合金，包括如下按重量百分含量计的成分：Cr 18.0％～19.9％；Co 18.0％～25.0％；Al 1.6％～2.8％；Ti 3.1％～4.5％；Ta 0.1％～0.5％；W 3.1％～4.9％；Mo 0％～1.20％；Nb 0.7％～1.7％；C 0.005％～0.15％；B 0.003％～0.03％；Zr 0.005％～0.08％；Ni余量。本发明合金经成分设计优化，在保证合金抗热腐蚀和高温强度的同时，提高了合金的长寿命组织稳定性。本发明合金适于制作燃气轮机热端部件，可在燃气腐蚀环境下上万小时长期使用。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种适用于制备抗热腐蚀燃气轮机热端部件的长寿命高强抗热腐蚀镍基高温合金及其应用。

背景技术

与航空发动机相比，燃气轮机除要求高温合金应具有良好的蠕变、疲劳等高温强度外，还有其独特要求，具体的独特要求如下：(1)由于燃气轮机使用的燃料极容易造成材料的热腐蚀损伤，因此需要其具有优异的抗热腐蚀性能； (2)由于燃气轮机的寿命为几万乃至十几万小时，因此需要其具有良好的长期组织稳定性；(3)由于燃气轮机叶片尺寸大，且内腔结构复杂，因此需要其良好的铸造工艺性能。

Cr是提高合金抗热腐蚀性能的关键元素。为保证合金的抗热腐蚀性能，要求合金具有高的Cr含量。另外，为保证合金的高温蠕变性能，合金中需要加入 Al、Ti等是γ′强化形成元素和W、Mo等基体强化元素。但是随着合金化程度(难熔元素的含量)的提高，长期服役容易析出TCP相，恶化了材料的长寿命性能。因此，在保证抗热腐蚀和组织稳定性的前提下，如何不断提高合金的强度一直是其研制的难点。

国外抗热腐蚀镍基高温合金发展比较完善，而我国的重型燃气轮机发展起步较晚，适用于F、G/H级重型燃气轮机涡轮导向叶片的高温合金材料还相对缺乏。为此，需要研发出长寿命高强抗热腐蚀高温合金，以满足我国重型燃气轮机发展的需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种适用于燃气轮机使用的长寿命高强抗热腐蚀镍基高温合金，该合金具有优异的抗热腐蚀性能，同时具有良好的长期的组织稳定性(Nv小于2.43)，保证合金的长期持久性能，可以满足燃气轮机涡轮叶片的使用要求。

本发明还提供一种将长寿命高强抗热腐蚀镍基高温合金应用于制备燃气轮机热端部件如燃气轮机涡轮导向叶片。

本发明采用如下技术方案实现：

一种长寿命高强抗热腐蚀镍基高温合金，包括如下按重量百分含量计的成分：

Cr 18.0％～19.9％；Co 18.0％～25.0％；Al 1.6％～2.8％；Ti 3.1％～4.5％；Ta 0.1％～0.5％；W 3.1％～4.9％；Mo 0％～1.20％；Nb 0.7％～1.7％；C 0.005％～0.15％； B 0.003％～0.03％；Zr 0.005％～0.08％；Ni余量。

进一步地，该长寿命高强抗热腐蚀镍基高温合金包括如下按重量百分含量计的成分：

Cr 18.3％～19.5％；Co 18.5％～22％；Al 1.7％～2.6％；Ti 3.2％～4.0％；Ta0.1％～0.4％；W 3.2％～4.9％；Mo1.0％；Nb 0.9％～1.5％；C 0.007％～0.14％；B0.003％～0.025％；Zr 0.005％～0.06％；Ni余量。

进一步地，Al+Ti≤6wt％。

进一步地，W+1/2Mo≤5.4wt％。

进一步地，1.1wt％≤Nb+Ta≤1.6wt％。

进一步地，Co+Ta≤22.4wt％。

进一步地，所述长寿命高强抗热腐蚀镍基高温合金的Nv值小于2.43。