[发明专利]一种耐高温镍基合金的制备工艺

说明书

本发明公开了一种耐高温镍基合金的制备工艺，所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Co:10.5‑11.5%，Cr:6.5‑7.5%，Mo:1.75‑1.95%，W:7.0‑8.0%，Al:7.35‑7.85%，Ti:0.50‑0.70%，Ta:6.5‑7.5%，Hf:1.20‑1.30%，C:≤0.065%，B:≤0.0055%，Si:≤0.065%，余量为Ni和不可避免杂质；所述制备工艺包括熔炼工艺和热处理工艺，熔炼工艺为采用真空感应炉熔炼母合金，在液态金属定向炉中进行定向凝固，制备定向柱晶合金。定向炉真空度约（1‑4）×10^‑4mmHg，浇注温度1590‑1610℃，抽拉速度约5‑9mm/min，温度梯度约80‑90℃/cm，液态锡温度约260‑360℃；热处理工艺为：将熔炼获得的柱晶合金加热到约1250‑1280℃，保温约4‑6h，空冷至室温；再次加热到约1160‑1190℃，保温约4‑6h，空冷至室温；再次加热到约950‑980℃，保温10‑14h，空冷至室温。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，特别涉及一种耐高温镍基合金的制备工艺。

背景技术

镍基高温合金作为一种重要的结构材料，具有优良的高温力学性能和抗热腐蚀性能，是目前先进航空发动机和工业燃气轮机叶片的主要材料。可满足长期服役的先进航空发动机及能胜任高峰负荷发电的工业燃气轮机的出现，要求材料具有抗蠕变、抗疲劳、低热膨胀系数、高弹性模量以及低密度等综合性能。镍基高温合金是迄今性能最为优越，用途最为广泛的航空发动机材料。随着航空事业的发展，特别是对先进航空发动机推力和推重比要求的不断提高，迫使涡轮入口温度不断升高，这对镍基高温合金的承温能力提出了更高的要求。为了满足使用要求，必须从材料设计及制备技术方面进行深入研究并取得突破。

镍基高温合金通过适当调节合金成分，可以使合金不但具有钴基合金无法比拟的高温强度，而且还具有较高的初熔温度、较好的冷热疲劳性能、较高的塑性和韧性，较高的抗氧化和耐腐蚀性，以及较低的密度，在航空发动机很多部件上应用具有特殊的意义。

国内尽管开发了很多镍基高温合金，如K403、K405、K441和K417G等合金，这些合金普遍存在初熔温度及塑性与钴基高温合金相比相差较大，限制了这些合金的应用。金属间化合物虽然具有比重低和强度高的特点，但由于其室温塑性差，限制了其工程应用。所以就需要开发新的合金，要求具有高初熔温度、适当密度、具有良好的铸造性能、良好的热疲劳性能和较高的抗高温氧化性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种镍基高温合金的制备工艺。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种耐高温镍基合金的制备工艺，所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Co: 10.5-11.5%，Cr: 6.5-7.5%，Mo: 1.75-1.95%，W: 7.0-8.0%，Al: 7.35-7.85%，Ti:0.50-0.70%，Ta: 6.5-7.5%，Hf: 1.20-1.30%，C: ≤0.065%，B: ≤0.0055%，Si: ≤0.065%，余量为Ni和不可避免杂质；所述制备工艺包括熔炼工艺和热处理工艺，熔炼工艺为采用真空感应炉熔炼母合金，在液态金属定向炉中进行定向凝固，制备定向柱晶合金。定向炉真空度约（1-4）×10^-4mmHg，浇注温度1590-1610℃，抽拉速度约5-9mm/min，温度梯度约80-90℃/cm，液态锡温度约260-360℃；热处理工艺为：将熔炼获得的柱晶合金加热到约1250-1280℃，保温约4-6h，空冷至室温；再次加热到约1160-1190℃，保温约4-6h，空冷至室温；再次加热到约950-980℃，保温10-14h，空冷至室温。

本发明的方法具有如下有益效果：

（1）优化设计了Cr、Co的加入量，使其含量达到相互协同，提高合金的高温强度和持久强度，优化设计了W、Mo等强化元素，使其固溶强化的效果达到协同，并改善抗热腐蚀性能，优化设计了Ti、Al、Hf等元素的加入量，改善了合金在室温及高温的抗氧化性能；