CN102676881A - 消除原始颗粒边界的镍基粉末冶金高温合金 - Google Patents

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迟悦
刘建涛
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刘明东
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陶宇
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Abstract

一种消除原始颗粒边界的镍基粉末冶金高温合金，属于镍基粉末冶金高温合金技术领域，该合金包括FGH4096和FGH4097，此两种合金在冶炼过程中另加入元素Hf，Hf加入量的质量百分数为0.15-0.9%。加入元素Hf在粉末颗粒内部形成MC型碳化物，以减少在原始颗粒边界析出，从而使直接热等静压后的镍基粉末冶金高温合金进行标准热处理后，消除镍基粉末冶金高温合金中的原始颗粒边界，在力学性能上表现为改善了合金的缺口敏感性。

Description

消除原始颗粒边界的镍基粉末冶金高温合金
技术领域
本发明属于镍基粉末冶金高温合金技术领域，特别是涉及一种消除原始颗粒边界的镍基粉末冶金高温合金。通过调整合金成分(加Hf)得到消除了PPB（原始颗粒边界）的镍基粉末冶金高温合金，适用于直接HIP（热等静压）成形等离子旋转电极法制备的高温合金粉末制件。 
背景技术
采用粉末冶金技术生产的高温合金具有晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、热加工性能和力学性能良好等优异特性，在航空航天领域先进发动机涡轮盘等热端部件中有着广泛应用。然而，直接热等静压(HIP)成形的粉末高温合金中会存在PPB问题，对合金的塑性和持久性能有着不利的影响，严重影响了合金的应用。目前，预防和消除PPB的措施主要是通过粉末除气处理、预热处理和改进热等静压等工艺来实现的。此外，合金的化学成分对粉末冶金高温合金的PPB也有重要的影响。FGH4096和FGH4097分别为我国研制的两种牌号镍基粉末冶金高温合金[赵明汉，张继，冯滌. 高温合金断口分析图谱.北京：冶金工业出版社.2006]。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除原始颗粒边界的镍基粉末冶金高温合金，通过调整合金成分(加Hf)来消除镍基粉末冶金高温合金中PPB，得到消除了PPB的镍基粉末冶金高温合金。 
本发明消除PPB的镍基粉末冶金高温合金，包括FGH4096和FGH4097，在此两种合金在冶炼过程中另加入元素Hf，Hf加入量的质量百分数为0.15-0.9%。 
所述的FGH4096的化学成分质量百分数为： Co 12.5-13.5%，Cr 15.5-16.5%，W 3.8-4.2%，Mo 3.8-4.2%，Al 2.0-2.4%，Ti 3.5-3.9%，Nb 0.6-1.0%，C 0.02-0.05、余量为Ni； 
所述的FGH4097的化学成分质量百分数为：Co 15.0-16.5%，Cr 8.0-10.0%，W 5.2-5.9%，Mo 3.5-4.2%，Al 4.8-5.3%，Ti 1.6-2.0%，Nb 2.4-2.8%，C 0.02-0.06、余量为Ni。  
本发明所述的FGH4096合金Hf加入量的质量百分数优选0.3-0.6%；所述的FGH4097合金Hf加入量的质量百分数为0.15-0.9%。 
加入元素Hf在粉末颗粒内部形成MC型碳化物，以减少在原始颗粒边界析出，从而使直接热等静压后的镍基粉末冶金高温合金进行标准热处理后，消除镍基粉末冶金高温合金中的原始颗粒边界，在力学性能上表现为改善了合金的缺口敏感性。 
本发明的合金冶炼完成后成，采用等离子旋转电极PREP法制粉，直接HIP成形，然后经过热处理，用Kalling试剂(0.5g CuCl2+10ml HCl+10ml C2H5OH)在相同的腐蚀条件下，对上述加入元素Hf的镍基粉末冶金高温合金进行侵蚀和显微组织观察，合金加Hf后消除了PPB，可使用于高性能长寿命航空发动机涡轮盘材料。 
附图说明
图l为镍基粉末冶金高温合金Alloy-1中未加入Hf时PPB情况。 
图2为Alloy-2中含0.15%Hf时PPB情况。 
图3为Alloy-3中含0.3%Hf时PPB情况。 
图4为 Alloy-4中含0.6%Hf时PPB情况。 
图5为Alloy-5中含0.9%Hf时PPB情况。 
图6为镍基粉末冶金高温合金Alloy-6中不含Hf时PPB情况。 
图7为Alloy-7中含0.3%Hf时PPB情况。 
图8为Alloy-8中含0.6%Hf时PPB情况。 
图9 为镍基粉末冶金高温合金光滑持久试样图。 
图10为镍基粉末冶金高温合金缺口持久试样图。 
其中上述图中金相照片的放大倍数均为100，箭头所示为PPB。 
具体实施方式
实施例1  
(1) 镍基粉末冶金高温合金Alloy-1合金的化学成分(质量分数，%)为：Co 15.97、Cr 8.86、W 5.54、Mo 3.79、Al 4.92、Ti 1.75、Nb2.63、Hf0、C 0.040、余Ni。 
(2) 镍基粉末冶金高温合金Alloy-2化学成分(质量分数，%)为：Co 15.95、Cr 8.60、W5.66、Mo 3.81、Al 4.94、Ti1.74、Nb2.60、Hf0.15、C 0.046、余Ni。 
(3) 镍基粉末冶金高温合金Alloy-3化学成分(质量分数，%)为：Co 16.06、Cr 8.82、W5.54、Mo 3.82、Al 5.05、Ti1.77、Nb2.66、Hf0.3、C 0.041、余Ni。 
(4) 镍基粉末冶金高温合金Alloy-4化学成分(质量分数，%)为：Co 16.03、Cr 8.79、 W5.60、Mo 3.83、Al 5.07、Ti1.77、Nb2.67、Hf0.6、C 0.039、余Ni。 
(5) 镍基粉末冶金高温合金Alloy-5化学成分(质量分数，%)为：Co 16.08、Cr8.80、W5.61、Mo 3.86、Al 5.03、Ti1.78、Nb2.69、Hf0.9、C 0.041、余Ni。 
上述五种成分的合金经1200℃/130MPa/4h直接热等静压成形后，进行相同的热处理，然后分别取下金相和持久试样(见图9和10)，金相试样(10mm×10mm×10mm)用Kalling试剂(0.5gCuCl2+10ml HCl+10ml C2H5OH)在相同的腐蚀条件下进行侵蚀，用光学显微镜观察显微组织。从图1-5可以看出，Alloy-1中含有PPB，Alloy2-Alloy5中没有明显的PPB。在650℃/1020MPa的试验条件下对上述五种成分的镍基粉末冶金高温合金试样(见图9和图10)分别进行光滑和缺口持久试验。持久试验结果在表1中给出，从表中可以看出，Alloy-1的缺口持久寿命低于光滑持久寿命，存在缺口敏感，而Alloy-2-Alloy-5的缺口持久寿命优于光滑持久寿命，改善了合金的缺口敏感性。 
表1  五种成分合金的650℃/1020MPa光滑、缺口持久性能 
Figure BDA0000175439111
实施例2 
(1) 镍基粉末冶金高温合金Alloy-6的化学成分(质量分数，%)为：Co 13.0、Cr 16.0、W 4.0、Mo 4.0、Al 2.2、Ti 3.7、Nb 0.8、Hf 0、C 0.035、余Ni。 
(2) 镍基粉末冶金高温合金Alloy-7的化学成分(质量分数，%)为：Co 12.98、Cr15.98、W 4.02、Mo 3.98、Al 2.2、Ti 3.68、Nb0.81、Hf0.3、C 0.036、余Ni。 
(3) 镍基粉末冶金高温合金Alloy-8的化学成分(质量分数，%)为：Co 13.01、Cr  16.01、W 3.99、Mo 4.03、Al 2.1、Ti 3.71、Nb 0.81、Hf 0.6、C 0.034、余Ni。 
采用PREP法制粉，上述三种合金经1180℃/135MPa/4h直接热等静压成形后进行相同的热处理，然后分别取下金相和持久试样(见图9和10)，金相试样(10mm×10mm×10mm)用Kalling试剂(0.5gCuCl2+10ml HCl+10ml C2H5OH)在相同的腐蚀条件下进行侵蚀，用光学显微镜观察显微组织。从图6-8可以看出，Alloy-6中存在明显的PPB，Alloy-7和Alloy-8中不存在PPB。在650℃/1020MPa的试验条件下对上述三种成分的镍基粉末冶金高温合金试样(见图9和图10)分别进行光滑和缺口持久试验。持久试验结果在表2中给出，从表中可以看出，Alloy-6的缺口持久寿命低于光滑持久寿命， Alloy-7和Alloy-8的缺口持久寿命优于光滑持久寿命，改善了合金的缺口敏感性。 
表2  三种Hf含量Alloy-2合金的650℃/970MPa光滑、缺口持久性能 
Figure BDA0000175439112

Claims (3)

1.一种消除原始颗粒边界的镍基粉末冶金高温合金，包括FGH4096和FGH4097，其特征在于，FGH4096和FGH4097在冶炼过程中另加入元素Hf，Hf加入量的质量百分数为0.15-0.9%；
所述的FGH4096的化学成分质量百分数为： Co 12.5-13.5%，Cr 15.5-16.5%，W 3.8-4.2%，Mo 3.8-4.2%，Al 2.0-2.4%，Ti 3.5-3.9%，Nb 0.6-1.0%，C 0.02-0.05、余量为Ni；
所述的FGH4097的化学成分质量百分数为：Co 15.0-16.5%，Cr 8.0-10.0%，W 5.2-5.9%，Mo 3.5-4.2%，Al 4.8-5.3%，Ti 1.6-2.0%，Nb 2.4-2.8%，C 0.02-0.06、余量为Ni。
2.根据权利要求1所述的消除原始颗粒边界的镍基粉末冶金高温合金，其特征在于，所述的FGH4096合金Hf加入量的质量百分数为0.3-0.6%。
3.根据权利要求1所述的消除原始颗粒边界的镍基粉末冶金高温合金，其特征在于，所述的FGH4097合金Hf加入量的质量百分数为0.15-0.9%。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103551573A (zh) * 2013-10-22 2014-02-05 中国科学院金属研究所 可避免原始颗粒边界相析出的高温合金粉末热等静压工艺
CN103820678A (zh) * 2014-03-02 2014-05-28 王文姣 高裂纹扩展抗力的镍基高温合金
CN103866162A (zh) * 2014-03-02 2014-06-18 王文姣 一种具有高裂纹扩展抗力的镍基粉末冶金高温合金
CN104404308A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 北京钢研高纳科技股份有限公司 一种具有高拉伸强度的镍基粉末高温合金
CN105624474A (zh) * 2016-04-11 2016-06-01 西安欧中材料科技有限公司 一种超细高等级球形ep741np合金粉末的制备方法
JP2019044209A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 山陽特殊製鋼株式会社 積層造形用Ｎｉ基超合金粉末
CN110643857A (zh) * 2019-09-29 2020-01-03 西安欧中材料科技有限公司 一种无原始颗粒边界的镍基合金粉末及其制备方法
CN111570810A (zh) * 2020-05-09 2020-08-25 中国航发北京航空材料研究院 一种深海采油树用耐蚀合金粉末及部件的制备方法
JP2021075796A (ja) * 2021-01-15 2021-05-20 山陽特殊製鋼株式会社 積層造形体

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101061244A (zh) * 2004-11-18 2007-10-24 阿尔斯托姆科技有限公司 镍基高温合金
CN101528959A (zh) * 2006-10-17 2009-09-09 西门子公司 镍基高温合金
CN101857931A (zh) * 2010-06-09 2010-10-13 中国科学院金属研究所 一种高强度抗腐蚀镍基单晶高温合金

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101061244A (zh) * 2004-11-18 2007-10-24 阿尔斯托姆科技有限公司 镍基高温合金
CN101528959A (zh) * 2006-10-17 2009-09-09 西门子公司 镍基高温合金
CN101857931A (zh) * 2010-06-09 2010-10-13 中国科学院金属研究所 一种高强度抗腐蚀镍基单晶高温合金

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国钢铁工业协会: "《GB/T 14992-2005 高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》", 21 July 2005, article ""高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号"" *
韩寿波等: ""Hf含量对FGH4097粉末冶金高温合金PPB的影响"", 《钢铁研究学报》, vol. 23, 31 December 2011 (2011-12-31) *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103551573A (zh) * 2013-10-22 2014-02-05 中国科学院金属研究所 可避免原始颗粒边界相析出的高温合金粉末热等静压工艺
CN103820678A (zh) * 2014-03-02 2014-05-28 王文姣 高裂纹扩展抗力的镍基高温合金
CN103866162A (zh) * 2014-03-02 2014-06-18 王文姣 一种具有高裂纹扩展抗力的镍基粉末冶金高温合金
CN104404308A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 北京钢研高纳科技股份有限公司 一种具有高拉伸强度的镍基粉末高温合金
CN105624474A (zh) * 2016-04-11 2016-06-01 西安欧中材料科技有限公司 一种超细高等级球形ep741np合金粉末的制备方法
JP2019044209A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 山陽特殊製鋼株式会社 積層造形用Ｎｉ基超合金粉末
CN110643857A (zh) * 2019-09-29 2020-01-03 西安欧中材料科技有限公司 一种无原始颗粒边界的镍基合金粉末及其制备方法
CN111570810A (zh) * 2020-05-09 2020-08-25 中国航发北京航空材料研究院 一种深海采油树用耐蚀合金粉末及部件的制备方法
CN111570810B (zh) * 2020-05-09 2022-10-11 中国航发北京航空材料研究院 一种深海采油树用耐蚀合金粉末及部件的制备方法
JP2021075796A (ja) * 2021-01-15 2021-05-20 山陽特殊製鋼株式会社 積層造形体
JP7128916B2 (ja) 2021-01-15 2022-08-31 山陽特殊製鋼株式会社 積層造形体

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