CN103334033A - 一种单晶镍基高温合金的成份及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单晶镍基高温合金，该材料熔敷金属具有高的高温强度、高温韧性、高温无磁性和良好的抗中子辐照性能，其化学成分为：铬：7.0-8.2%，钨：7.6-8.4% 钴：4.3-4.9%，钛：0.8-1.2%，碳：≤0.008%，铌：≤0.15% 铊：5.8-6.2% 铪：≤0.0075%，铝：5.45-5.75% 钼：0.3-0.7% 铼：0.005-0.008% 镍：余量；该材料可用于制造锻件、板材、管等核级材料。

Description

一种单晶镍基高温合金的成份及其制备方法

技术领域

单晶高温合金是先进航空发动机的关键材料，多年来各国十分重视镍基单晶合金的研制和开发，采用镍基单晶高温合金制造涡轮叶片已成为当前先进航空发动机的标志之一。然而镍基单晶高温合金的生产工艺复杂，成本较高使得它的应用领域不是很广泛。目前镍基单晶高温合金大多采用定向凝固的方法制作单晶，这种方法工艺复杂，生产效率低、并有错位、夹杂亚晶界或组织疏松等缺陷。由于镍铝合金的熔点低、容易铸造，所以根据以往的生产经验，对化学诱导工艺的各种技术参数作了科学合理的修改后，在相关配套的设备中，成功的铸造出了几件单晶镍铝合金样品。样品利用北京航空材料研究院的X射线衍射仪进行了常规的扫描检测，得到了扫描峰谱图及扫描原始数据，从这个检测结果来看，该样品是一个很理想的合金单晶体。研制开发出成本更低、温度均匀、温度梯度变化系数低、抗氧化性能好、耐高温不易在瞬时高温状态下晶界断裂、使用寿命长的化学诱导镍基单晶高温合金，替换并大力推广该技术在航空发动机、汽车发动机上的应用。

背景技术

本发明涉及一种单晶镍基高温合金，目前甚至今后相当长的一段时间内，镍基单晶高温合金仍是航空发动机的关键材料。然而，制作工艺的复杂和生产成本的高昂使得单晶高温合金只能在航空航天领域运用。工艺更简单的化学诱导结晶，更重要的是在降低成本和简化工艺后，它能更适合运用到其他需要它的领域。根据这一初步成果，我们计划将这种工艺技术推广应用到镍基高温涡轮叶片的铸造上，因为这是我们开发该工艺的最终目标。目前，该项目已经推广至多种镍基高温合金，满足了部分市场的需求。

发明内容

本发明的目的是为了大力推广镍基单晶高温合金在航空发动机和汽车发动机的应用。与传统镍基单晶合金相比，大幅降低了成本，并且具有较低的温度梯度变化系数，使产品在使用过程中更稳定。特别是航空发动机的要求是在瞬间高温环境下，不存在高温晶界弱化、纵向晶界裂纹等问题，而化学诱导镍基单晶的性能更稳定，高温持续寿命更长。本发明产品采用了添加一定比例的Re元素，使的单晶合金的持久性能和抗环境性能均有明显的提高，此外，还添加了Hf,Y ,La ,Ru 等元素的合理应用，使镍基单晶的合金化性能更好。

本发明开发出成套新型化学诱导单晶镍基高温合金生产技术，产品的主要性能指标为：

①增强耐高温性能，最高使用温度达1450℃；

②温度偏差不会超过正负5度；

③铸造时间短，所以生产效率或产量得到了极大的提高，从而降低了铸造成本；

④加工成品率大于90%。

Claims (4)

1.一种单晶镍基高温合金，该材料熔敷金属具有高的高温强度、高温韧性、高温无磁性和良好的抗中子辐照性能，其化学成分为：铬：7.0-8.2%，钨：7.6-8.4%  钴：4.3-4.9%，钛：0.8-1.2%，碳：≤0.008%，铌：≤0.15%   铊：5.8-6.2%  铪：≤0.0075%，铝：5.45-5.75%  钼：0.3-0.7%    铼 ：0.005-0.008%  镍：余量   P：≤0.03，S：≤0.005，B≤0.0018。

2.如权利要求1所述的单晶镍基高温合金，其特征在于包含0.06～0.15%的氮。

3.如权利要求1所述的单晶镍基高温合金，含有0.01~0.10%的Nb和0.005-008%的铼。

4.如权利要求1所述的单晶镍基高温合金，加入一定量的铼和铪元素，在合金凝固中可以提高横向性能，同时降低温度阶梯系数。