[发明专利]一种具有分层微观结构的Ni-Al-Ti基高温合金及其制备方法

说明书

一种具有分层微观结构的Ni‑Al‑Ti基高温合金，分层微观结构由γ基体、立方形γ`沉淀相和γ颗粒组成，立方形γ`沉淀相分布于γ基体中，γ颗粒生长在γ`沉淀相中，立方形γ`沉淀相为L1₂型结构。还涉及一种具有分层微观结构的Ni‑Al‑Ti基高温合金的制备方法，通过单晶铸造、退火、预时效处理和时效处理得到具有分层微观结构的Ni‑Al‑Ti基高温合金。相较传统的较传统的γ/γ`共格结构而言，本发明的分层微观结构可使合金具有更好的力学性能，这是由于γ`沉淀相中的γ颗粒可以提高γ`变形时的剪切阻力，从而提高材料的力学性能，且分层微观结构中的γ颗粒可以延缓γ`的粗化，属于镍基高温合金领域。

技术领域

本发明涉及镍基高温合金领域，具体涉及一种具有分层微观结构的Ni-Al-Ti基高温镍合金及其制备方法。

背景技术

航空航天所用的材料都对性能有着极其苛刻的要求，其中以航空涡轮发动机所用的涡轮叶片为著，目前以镍基高温合金为主。传统的镍基高温合金其强化相主要为在γ基体上析出的立方形γ`相，该析出相为L1₂结构。

然而，随着航空航天用高温合金的不断发展，传统的γ/γ`共格结构的镍基高温合金的力学性能已不足以满足需求。另外，镍基高温合金的工作温度已接近其熔点，在长期高温的工作条件下，容易发生γ`的粗化，使合金的力学性能降低。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种力学性能较好的具有分层微观结构的Ni-Al-Ti基高温合金及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种具有分层微观结构的Ni-Al-Ti基高温合金，成分表达式为Ni_aAl_bTi_cX_d，其中a、b、c和d表示原子百分比，X为γ相形成元素，a＝75～88at.％，b＝6～10at.％，c＝4～6at.％，d＝0～5at.％，a+b+c+d＝100at.％；分层微观结构由γ基体、立方形γ`沉淀相和γ颗粒组成，立方形γ`沉淀相分布于γ基体中，γ颗粒生长在γ`沉淀相中，立方形γ`沉淀相为L1₂型结构。

相较传统的γ/γ`共格结构而言，上述分层微观结构可使合金具有更好的力学性能，这是由于γ`沉淀相中的γ颗粒可以提高γ`变形时的剪切阻力，从而提高材料的力学性能，且分层微观结构中的γ颗粒可以延缓γ`的粗化。

作为一种优选，X包括Cr、Co、Ru、Hf、Mo、W、Re中的一种或多种。

一种上述的具有分层微观结构的Ni-Al-Ti基高温合金的制备方法，包括如下步骤，

S1，通过单晶铸造法得到铸件；

S2，在氩气氛围下对铸件进行均匀化退火处理；

S3，在氩气氛围下对铸件进行预时效处理；

S4，在氩气氛围下对铸件进行时效处理。

作为一种优选，步骤S2中，退火温度为1250～1300℃，时间为4～24h，冷却方式为水淬。通过步骤S2，可降低或消除成分偏析。

作为一种优选，步骤S3中，预时效处理温度为900～1000℃，时间为0.5～1.5h，冷却方式为水淬。通过步骤S3，使立方状的γ`沉淀相分布均匀。

作为一种优选，步骤S4中，时间处理温度为650～850℃，时间为3～350h，冷却方式为水淬。通过步骤S4，在γ′沉淀相上出现γ颗粒，产生分层微观结构。