[发明专利]一种抗蠕变、抗氧化的镍基高温合金及其制备方法和应用

说明书

本发明属于高温合金技术领域，具体涉及一种抗蠕变、抗氧化的镍基高温合金及其制备方法和应用。本发明提供的一种抗蠕变、抗氧化的镍基高温合金，包括：C：0.03‑0.10％、Cr：18.00‑21.00％、Co：4.00‑7.00％、Mo：8.50‑10.00％、Al：1.30‑1.90％、Ti：0.90‑1.40％、Nb：0.90‑1.60％、B：0.001‑0.008％、Sc：0.02‑0.04％、Zr：0‑0.05％、W：0‑0.05％和Pd：0.10‑0.50％，余量为镍和不可避免的杂质，以质量百分含量计。该合金不仅具有较高的拉伸强度，而且塑性优异，此外，还具有良好的持久寿命以及抗氧化性能，能够满足使用的要求。

技术领域

本发明属于高温合金技术领域，具体涉及一种抗蠕变、抗氧化的镍基高温合金及其制备方法和应用。

背景技术

镍基高温合金在20世纪40年代初期被发现并研究成功，当时是在喷气式飞机对合金性能提出了更高要求的情况下而进行研制的。1945年，英国成为第一个生产出镍基合金Nimomic75的国家，之后英国根据发展需要提高镍基高温合金蠕变强度，在原有基础上添加适量的铝元素，进而研制出新型的镍基合金Nimomic80。在之后的一段时间里，美国和苏联相继研制成功类似合金，我国在20世纪50年代相继研制出几种类似性能的合金。

镍基合金是高温合金中应用范围最为广泛的一种合金，同时也是同类中高温性能最好的一种合金，尤其是在同等高温条件下的性能远高于其他合金。其主要的化学性能有以下几点：第一，镍基合金中可以溶解多种合金元素，这就对其性能的改善甚至增强起到了很大的帮助，另外镍基合金还有较强的组织稳定性，在特殊环境下应用效果良好；第二，镍基合金具有较强的抗氧化和抗腐蚀能力，尤其是含铬的合金其性能更是优于其他类型。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

镍基高温合金应用领域比较广泛，其中主要是在航空航天领域和国防领域应用，例如航空发动机、导弹等。随着经济社会的发展，市场对镍基高温合金提出了更高的要求，为满足市场需求，必须对镍基高温合金加快研究，提高其综合性能。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种抗蠕变、抗氧化的镍基高温合金，该合金不仅具有较高的拉伸强度，而且塑性优异，此外，还具有良好的持久寿命以及抗氧化性能，能够满足使用的要求。

本发明实施例的一种抗蠕变、抗氧化的镍基高温合金，包括：C：0.03-0.10％、Cr：18.00-21.00％、Co：4.00-7.00％、Mo：8.50-10.00％、Al：1.30-1.90％、Ti：0.90-1.40％、Nb：0.90-1.60％、B：0.001-0.008％、Sc：0.02-0.04％、Zr：0-0.05％、W：0-0.05％和Pd：0.10-0.50％(加)，余量为镍和不可避免的杂质，以质量百分含量计。

本发明实施例的抗蠕变、抗氧化的镍基高温合金带来的优点和技术效果，1、本发明实施例中，合金采用低Co设计，在合金中加入元素Co能够降低基体的堆垛层错能，进而提高合金的强度；但是Co是昂贵的金属元素，本发明实施例中降低了元素Co的含量，降低了生产成本；2、本发明实施例中，Al作为形成γ'相的主要元素，可以提高合金的表面稳定性，但是，当Al元素含量过多时，合金中会析出大块的Laves相和NiAl相，增加裂纹形核位点、并促进裂纹扩展，进而降低合金的蠕变断裂寿命，因此，本发明实施例中降低了元素Al的含量；3、本发明实施例中，提高了元素Sc的含量，显著提高了合金的抗蠕变性能和持久寿命，同时，Sc元素可以降低氧化膜的生长速度，进而提高合金的抗高温氧化性能；4、本发明实施例中，在采用低Co设计的同时，在合金中加入元素Pd，能够提高合金的抗蠕变性能和抗氧化性能，并且在提高合金的高温强度的同时还能提高塑性，使合金表现出优异的综合力学性能。

在一些实施例中，所述镍基高温合金还包括质量百分含量为0.18-0.35％的Nd。