CN103827331A - 镍合金 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种衍生自René125的镍合金，该合金减少了某些元素（Zr、B、P、S、Si和，较小程度上，Ti和Hf）的含量，从而限制在浇铸过程中凝结时裂纹的出现。具体来说，4.80%≤Al≤5.00%、1.48%≤Hf≤1.52%、2.28%≤Ti≤2.33%、0.005%≤B≤0.01%、1.77%≤Mo≤1.97%，和Zr≤0.007%。其它元素可以具有它们在René125中相匹配的含量。

Description

镍合金

本发明的主题为镍合金

人们一直都在致力于改进某些复杂形状的部件，例如应用于航空引擎定子的分配器叶片的铸造生产。这些部件包括适应平台的叶片，位于引擎上的部件组装构成一个环状物。这些部件的某些部分通常是由已知为René125的镍合金构成，但是熔融金属凝固过程中，这种镍合金在浇铸时特别容易产生裂纹，这是构成次品的一个重要原因。

人们在寻找一种与René125镍合金的组成类似的合金，以保留René125镍合金的有利属性的主要部分，但是这种组成类似的合金非常不容易产生裂纹。

根据本发明，这里所提出的合金含有：以镍为基准，以重量计9.5%-9.90%的钴，以重量计8.70%-9.00%的铬，以重量计6.65%-7.05%的钨，以重量计3.67%-3.87%的钽，以重量计1.77%-1.97%的钼，以重量计0.10%-0.12%的碳。该合金的组分与René125镍合金的传统组分不同在于：以重量计4.80%-5.00%的铝，以重量计1.48%-1.52%的铪，以重量计2.28%-2.33%的钛，以重量计0.0005%-0.01%的硼。该合金原则上不含有其它成分，除了比迄今为止提到过的水平低得多或者仅作为杂质出现的成分。因此需要着重强调的是：作为René125富含的组分的锆，完全或者几乎完全（最大以重量计0.007%）从本合金的组分中去除了，就像合金中的磷以及硫（各自最大以重量计0.001%）一样。根据本发明的第二个方面，某些其它的优选的标准，将会在后面详细描述。

相对René125，该合金更好地阻止了裂纹的热形成；因此，它可以被应用于复杂形状部件的铸造生产方法中。

下面的表格显示了René125(标称值)合金与本发明合金各自组分含量的最大值和最小值。表格中仅显示了重要元素，其他元素一般作为杂质。

表格（%以重量计）

元素	Co	Cr	W	Al	Ta	Ti
							René125	10.00	9.00	7.00	4.80	3.80	2.50

本发明(最小)	9.50	8.70	6.65	4.80	3.67	2.28
							本发明(最大)	9.90	9.00	7.05	5.00	3.87	2.33

元素	Mo	Hf	C	Zr	B	P	S
								René125	2.00	1.55	0.09	0.05	0.015	<0.01	<0.075
本发明(最小)	1.77	1.48	0.10	0	0.005	0	0
								本发明(最大)	1.97	1.52	0.12	0.007	0.010	0.001	0.001

下面给出获得的效果的几项指标。测试表明，硼，锆，硅，硫，磷，铪和钛这些元素有助于合金在加热下出现裂纹，这就是相对于起始René125合金组分含量，本发明减少这些元素含量的原因。从定量的视角来看，钛和铪含量减少的最多，并且锆、磷和硫变成痕量成分，然而锆在起始合金中是必不可少的，且具有不可忽略的含量。一些其他元素的含量，并不有利于裂纹的出现，同样也被显著减少，这是为了增加镍基的含量，因为表格同样显示了镍含量越高，裂纹的数量越少。

对于减少或者近似去除这些元素的有利作用可以这样解释：在凝结过程中，这些元素形成的颗粒在合金晶粒的连接处形成积聚。在凝结时发展的内应力趋向于在这些晶粒的连接处产生缝隙，这种现象在合金炽热时更加易于发生。减少这些元素的含量，有利于晶粒连接处的凝结在与晶粒凝结温度相近的温度条件下进行，从而提高合金的内聚力。

以下给出不同元素的更多的详细描述。

硼，锆：据显示，这些元素是在晶粒连接处严重阻碍凝结的元素，并因此在比René125中晶粒自身的凝结温度更低的温度下凝结。所以它们的含量在本发明中有较大程度地减少，或者甚至去除。

对于硼，已检测到以其在本发明中的含量，相对于René125，裂纹出现的概率（降低四倍，甚至概率更小）更加小，所以不建议将这种元素完全去除。

磷和硫具有相同的作用，但是因为它们的含量已经在René125中得以减少，它们的重要性较低。

钛和铪：它们的作用相同，但较不重要，轻微减少这两种元素，就足以使裂纹的出现概率大大降低，所以不建议将它们完全去除。同样地，对于硼，该元素在本发明中的含量，使得裂纹出现概率相对于René125至少减少了四倍（对比实验每次只涉及一种变量元素）。

铪，钛和铝的总含量：元素含量在8.73%-8.77%（总含量）之间，次品率处于低水平，然后急剧增加，然后达到至少四倍的水平。铝自身没有如上面提到的其它元素的有害作用，它的含量在本发明中甚至增加，但是该标准显示它的含量不能过量。三种元素的总含量优选低于后面的数值。

镍：含量59.71%的镍使得裂纹导致的部件的次品率下降，镍含量在59.83%左右使得次品率下降到非常低的水平。含量优选高于后面的数值。

硅：它在René125中，不超过0.10重量%，在本发明合金中，优选为痕量。

对于具有叶片分配器的铸造生产作为测试所用的热处理是T3R，也就是将产品在1175摄氏度条件下加热30分钟，然后在6到10分钟内将其冷却到1095摄氏度，然后在烤炉中将其冷却到650摄氏度，然后在空气中冷却，最后在真空或者保护气体环境下在815摄氏度低温退火16个小时。

Claims (6)

1.镍合金，其含有9.50-9.90重量%的钴、8.70-9.00重量%的铬、6.65-7.05重量%的钨、3.67-3.87重量%的钽、0.10-0.12重量%的碳、1.77-1.97重量%的钼，其特征在于：该镍合金含有4.80-5.00重量%的铝、1.48-1.52重量%的铪、2.28-2.33重量%的钛、0.005-0.01重量%的硼、低于0.007重量%的锆，其它组分为镍，和可选地作为杂质出现的其它元素。

2.根据权利要求1所述的镍合金，其特征在于：该镍合金含有甚至低于0.001重量%的磷和低于0.001重量%的硫。

3.根据权利要求1或2所述的镍合金，其特征在于：该镍合金含有高于59.83重量%的镍。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的镍合金，其特征在于：该镍合金含有的钛、铪和铝的总量低于8.77重量%。

5.根据以上任意一项权利要求所述的镍合金，其特征在于：该镍合金用于铸造生产航空引擎定子叶片分配器部件。

6.根据权利要求5所述的镍合金，其特征在于：该镍合金使用T3R热处理。