[发明专利]一种单晶高温合金及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种Ni₃Al基单晶高温合金，其特征在于，所述Ni₃Al基单晶高温合金的主承力晶体取向为[111]取向；

按质量百分比计，所述Ni₃Al基单晶高温合金包括以下元素：Al7～8.5％，Re+W≤5％，Mo7.1～7.5％，Co 5.7～6.1％，Ta4.8～5.3％，Cr 1.1～1.5％，Zr≤0.05％，C≤0.01％，B≤0.005％，Hf≤0.15％和余量的Ni；

所述Ni₃Al基单晶高温合金的制备方法，包括以下步骤：

按照Ni₃Al基单晶高温合金的元素组成，制备得到母合金铸锭；

以[111]取向籽晶为晶种，将所述母合金铸锭熔化后，进行定向凝固，得到[111]取向单晶合金；

将所述[111]取向单晶合金依次进行固溶处理和等温转变热处理，得到所述Ni₃Al基单晶高温合金；

所述等温转变热处理的温度为1045～1060℃，保温时间为82～106h。

2.如权利要求1所述的Ni₃Al基单晶高温合金，其特征在于，包括以下元素：Al 8.1～8.2％，Re 1.4～1.5％，W 1.8～2.0％，Mo 7.4～7.5％，Co 5.7～6.1％，Ta5.0～5.1％，Cr1.1～1.3％，Zr 0.01％，C≤0.01％，B≤0.005％，Hf0.11～0.12％和余量的Ni。

3.如权利要求1或2所述的Ni₃Al基单晶高温合金，其特征在于，所述Ni₃Al基单晶高温合金的基体为Ni₃Al相；

在室温中，所述Ni₃Al相的体积百分含量≥75％；

在服役温度中，所述Ni₃Al相的体积百分含量≥65％。

4.如权利要求3所述的Ni₃Al基单晶高温合金，其特征在于，所述Ni₃Al基单晶高温合金的密度为8.152～8.443g/cm³。

5.权利要求1～4任一项所述的Ni₃Al基单晶高温合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照Ni₃Al基单晶高温合金的元素组成，制备得到母合金铸锭；

以[111]取向籽晶为晶种，将所述母合金铸锭熔化后，进行定向凝固，得到[111]取向单晶合金；

将所述[111]取向单晶合金依次进行固溶处理和等温转变热处理，得到所述Ni₃Al基单晶高温合金；

所述等温转变热处理的温度为1045～1060℃，保温时间为82～106h。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述定向凝固的抽拉速率为150～250μm/s。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述熔化的温度为1600～1800℃。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为1335～1345℃，保温时间为20～24h。

9.权利要求1～4任一项所述Ni₃Al基单晶高温合金或权利要求5～8任一项所述的制备方法制备得到的Ni₃Al基单晶高温合金在发动机涡轮叶片中的应用。