CN104428431A - 镍基超合金、其方法和自其形成的部件 - Google Patents

镍基超合金、其方法和自其形成的部件 Download PDF

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Abstract

一种适合于制造结构部件(10)如涡轮盘(10)和其它涡轮机械部件的γ′镍基超合金。所述超合金包含至多2.0％的有意的量的铁并优选能够表现出与无铁的镍基超合金相当的结构性质。所述超合金可使用允许其自身有利地使用含铁合金的废料和下脚料的方法制得。所述超合金不含可观察的量的σ相。

Description

镍基超合金、其方法和自其形成的部件
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年7月12日提交的美国临时申请第61/670,634号的权益，该临时申请的内容以引用方式并入本文。
背景技术
本发明一般地涉及合金组合物，更特别是涉及适合于需要多晶微结构及高温停留(dwell)和/或蠕变能力的部件(如燃气涡轮发动机的涡轮盘)的超合金。这样的合金也可以多晶粒定向凝固(multi-grain directionally solidified)形式或单晶形式使用。
燃气涡轮发动机的涡轮段位于燃烧室段的下游并含有转子轴和一个或多个涡轮级，每一个涡轮级具有由所述轴装配或以其它方式携带的涡轮盘(转子)和装配到所述盘的周缘并从所述盘的周缘径向延伸的涡轮叶片。燃烧室和涡轮段内的部件常常由超合金材料形成以在因热的燃烧气体所致的高温下获得可接受的机械性质。现代高压力比燃气涡轮发动机中较高的压缩机出口温度也可能需要对压缩机盘、整体叶盘和其它部件使用高性能超合金。对于给定部件而言合适的合金组成和微结构取决于该部件经受的特定温度、应力和其它条件。例如，翼型部件(如叶片和轮叶)常常由等轴、定向凝固(DS)或单晶(SX)超合金形成，而涡轮盘通常由必须经历严格控制的锻造、热处理和表面处理以产生具有受控的晶粒结构和期望的机械性质的多晶微结构的超合金形成。
涡轮盘常常由γ′(gamma prime)(γN)析出强化镍基超合金(在后文中，为γ′镍基超合金)形成，所述超合金含铬、钨、钼、铼和/或钴作为与镍化合形成γ基质的主要元素并且含铝、钛、钽、铌和/或钒作为与镍化合形成期望的γ′析出强化相(主要是Ni3(Al，Ti))的主要元素。特别值得一提的γ′镍基超合金包括René 88DT(R88DT；美国专利第4,957,567号)和René104(R104；美国专利第6,521,175号)以及某些可以商标名和U商购获得的镍基超合金。R88DT具有如下组成：约15.0-17.0重量％的铬、约12.0-14.0重量％的钴、约3.5-4.5重量％的钼、约3.5-4.5重量％的钨、约1.5-2.5重量％的铝、约3.2-4.2重量％的钛、约0.5-1.0重量％的铌、约0.010-0.060重量％的碳、约0.010-0.060重量％的锆、约0.010-0.040重量％的硼、约0.0-0.3重量％的铪、约0.0-0.01的钒和约0.0-0.01的钇，余量为镍和附带的杂质。
盘和其它关键的燃气涡轮发动机部件常常由通过粉末冶金(P/M)、常规铸造和锻制加工及喷铸或成核铸造成形技术产生的坯锭(billet)锻造而成。通过粉末冶金形成的γ′镍基超合金特别能够提供蠕变、拉伸和疲劳裂纹扩展性质的良好平衡以满足涡轮盘和某些其它燃气涡轮发动机部件的性能需要。在典型的粉末冶金方法中，所需超合金的粉末经历固结，例如通过热等静压(HIP)和/或挤出固结。然后使所得坯锭在略低于合金的γ′固溶线温度的温度处等温锻造以接近超塑成形条件，这将允许通过高几何应变的积聚而无显著冶金应变的积聚地填充模腔。这些加工步骤设计为最初在坯锭内保持细晶粒尺寸(例如，ASTM 10至13或更细)、获得高塑性以填充近净成形锻模、避免锻造过程中的断裂和保持相对低的锻造和模应力。这样的合金可在γ′固溶线之下或之上热处理。为改善在适度升高的温度处的屈服强度和延展性，这些合金可在其γ′固溶线温度之下热处理(通常称为亚固溶线热处理)以保持细小均匀的晶粒。为改善在甚至更高的温度处的疲劳裂纹扩展阻力和机械性质，将这些合金在其γ′固溶线温度之上热处理(通常称为超固溶线热处理)以引起晶粒显著、均匀的粗化。
当前的合金，包括R88DT，已在转子性能能力方面提供了显著的改善。然而，在产生这些合金的经济学和可行性方面的改善是人们继续寻求的。在保持优质合金产品的同时实现低成本加工的关键因素包括采用高水平的废料和下脚料(revert)作为合金生产中常用的熔炼方法和粉末冶金方法的输入。下脚料常常呈材料的标称组成(nominal composition)的固体或碎片形式，而废料的标称组成可为不同的组成并可含有待生产的所需合金的组成中无意于包含的元素。可使用呈下脚料或废料的不同组成的合金与其它元素输入材料一道作为熔炼批次的输入材料。要求是输入材料的聚集体化学满足需要生产的合金的容许组成范围。输入材料的此类组合以混合物法则为指导原则并且在标准熔炼实践中得以建立且目前作为现有技术采用。
转子级超合金可通过多种方法生产，包括粉末加工和熔体加工。R88DT通常使用粉末金属加工来制造。一些其它盘合金，例如镍基超合金IN718，通常使用常规熔炼方法来生产。为改善成本效益，期望R88DT和类似合金使用常规熔炼方法并采用废料和下脚料以与生产IN718所用相同的熔炼和坯锭转换设备来生产。对IN718报道的标称元素组成范围为：50-55重量％的镍、17-21重量％的铬、2.8-3.33重量％的钼、4.75-5.5重量％的铌、0-1.0重量％的钴、0.65-1.15的钛、0.2-0.8重量％的铝、0-0.35重量％的锰、0-0.3重量％的铜、0-0.08重量％的碳、0-0.006重量％的硼，余量为铁(标称18.5重量％)和附带的杂质。在超合金中，IN718因其普遍的使用而卓著，据报道其用量为锻制镍基超合金的工业总产量的大约45％。在此使用水平下，IN718还有在许多R88DT下脚料形式、尤其是碎片和其它超合金废料内混合的实际潜力。然而，对于R88DT来说，耐受IN718的显著铁含量的能力为使用下脚料和废料的成本效益中的限制因素，因为如上所述，R88DT不含铁作为组成成分。通常认为当被铁污染时R88DT可能导致可观察的量的σ(sigma)相的形成，其在R88DT中通常为(Fe，Mo)x(Ni，Co)y，其中x和y＝1至7。σ相为熟知的拓扑密堆(TCP)相，其可能不利地影响γ′镍基合金的机械能力。在本讨论的上下文中，可观察的量认为是在500X的光学放大下可在合适的经蚀刻金相样品中看到的任何量。因此，用于R88DT的生产中的废料或下脚料利用将有着在R88DT中不期望的铁污染和σ相形成的高概率。
在利用高水平的IN718废料或下脚料的同时防止铁交叉污染的现有尝试包括通过使不同合金的碎片物理地保持分离来实现合金偏析。不幸的是，这样的方法在额外的人员培训和维持分离的碎片或容器方面有着显著的限制。另外，可能有来自先前可能已用于含铁合金的生产的熔炼设备或者熔体处理或加工设备的污染，在这种情况下，在向不同合金的生产的切换之间需要设备的彻底清洗。
上面提到的防止铁污染的方法将导致有价值材料和/或生产效率的损失。因此，如果可开发出能够具有与R88DT相似的性质然而能耐受铁的存在以便将允许废料和下脚料含铁合金的使用或者含无意的铁污染的下脚料的使用的γ′镍基超合金，则将是有利的。如果可找到将允许可测量量的铁(该可测量量的铁不导致σ相的形成并因此不会不利地影响超合金的机械性质)的加入的落在R88DT的组成空间内的超合金组合物，则将是更有利的。
发明内容
本发明提供了适用于形成部件(如涡轮盘、压缩机盘、整体叶盘、密封件、轴或保持器)中的γ′镍基超合金以及产生这样的超合金的方法，其中所述方法允许废料和下脚料的使用。所述超合金在其组成中容纳有限量的铁并特别好地适于获得与R88DT相似的物理和化学性质，然而允许先前在R88DT、包括R88DT的粉末冶金加工型式中认为过量且不允许的铁含量。
根据本发明的第一个方面，γ′镍基超合金具有落在由以下范围限定的组成空间内的组成：15.8-16.2重量％的铬、约12.9-13.3重量％的钴、约3.95-4.1重量％的钼、约3.9-4.1重量％的钨、约2.01-2.24重量％的铝、约3.6-3.9重量％的钛、约0.5-1.0重量％的铌、约0.010-0.060重量％的碳、约0.02-0.06重量％的锆、约0.010-0.040重量％的硼、约0.0-0.3重量％的铪、约0.0-0.01的钒和约0.0-0.01的钇，余量为镍和附带的杂质，其中所述超合金还以超过杂质水平并至多2.0重量％的量含有铁，并且所述超合金不含可观察的量的σ相。
根据本发明的第二个方面，可自上述超合金形成结构部件，其具体例子包括燃气涡轮发动机的涡轮盘、压缩机盘和整体叶盘、密封件、轴以及保持器。
本发明的第三个方面为用于制造上述超合金的方法，其包括或有意或无意地含铁的合金的废料和下脚料使用和/或使用在生产含铁合金后不进行彻底清洗(extensive cleaning)的熔炼(melting)和熔体处理(melting-handling)设备。
本发明的一个技术效果为，上述超合金能够提供与R88DT或设计和加工为一致的微结构以提供高温性质的类似超合金大致相同的性质及结构和化学性能，并且可通过合适的加工以取得期望的微结构来获得，但允许显著的铁含量。这样，所述超合金能够更经济、高效地生产，材料浪费更少，废料和下脚料利用更高，机加工、废料和碎片处理设备、熔炼和熔体处理设备的清洗更少，并且人员和时间要求更低。
本发明的其它方面和优点将从下面的详细描述得到更好的理解。
附图说明
图1为燃气涡轮发动机中使用的一种类型的涡轮盘的透视图。
具体实施方式
本发明涉及镍基合金，特别是涉及适合于由热加工(例如，锻造)操作所产生的部件的γ′镍基合金。图1中示出的一个特定但非限制性的例子为用于燃气涡轮发动机的高压涡轮盘10。本发明将结合适合于燃气涡轮发动机的高压涡轮盘的合金来讨论，但本领域技术人员应理解，本发明的教导和有益效果也适用于燃气涡轮发动机的压缩机盘、叶片和整体叶盘以及将在高温下经受应力并因此受益于高温能力的众多其它部件。
图1中示出的类型的盘通常通过等温锻造通过粉末冶金(P/M)、铸造和锻制加工或者喷铸或成核铸造类型的技术形成的细晶粒坯锭来生产。在采用粉末冶金方法的一个特别的实施例中，坯锭可通过固结所需的镍基合金的粉末来形成，例如通过热等静压(HIP)、挤出固结或它们的组合。在其它形式中，坯锭通过铸造铸块并将材料加工为适合于后续锻造操作的坯锭形式来形成。坯锭通常在合金的再结晶温度或邻近合金的再结晶温度但低于合金的γ′固溶线温度的温度处锻造，并且，如果坯锭通过粉末冶金方法形成，则在超塑成形条件下锻造。锻造后，进行亚固溶或超固溶(溶液)热处理，在此过程中，发生的晶粒生长与热处理温度和γ′固溶线温度的接近性一致，这是本领域熟知的。在超合金的γ′固溶线温度之上(但在开始熔化温度之下)的温度处进行超固溶溶液热处理以使经加工的晶粒结构再结晶并使γ′析出物溶解(溶液)在超合金中从而允许晶粒发生显著生长。或者，在超合金的γ′固溶线温度之下(并在开始熔化温度之下)的温度处进行亚固溶溶液热处理以使γ′析出物部分地溶解(溶液)在超合金中以便可针对一些应用保持较细的晶粒尺寸。溶液热处理后，在适宜的速率下冷却部件以在γ基质内或在晶界处再析出γ′，从而取得所需的特定机械性质。所述部件还可使用已知的技术经历老化(aging)或应力消除。
本发明公开了一组与其它镍基超合金，包括René 88DT(R88DT；美国专利第4,957,567号)，共有某些相似性的组合物。本发明特别旨在保持最有利地在亚固溶细晶粒条件下、尤其是如以铸造和锻制形式所产生的R88DT的结构和机械属性。然而，在市售制剂中允许的若干当前组成范围中，R88DT据认为不能够在保持期望的机械性质并避免可观察的量的σ相的同时容纳显著的铁污染。更特别地，传统观点是向R88DT中引入铁将促进σ相的形成，这可能对R88DT的机械性质有害。因此，传统的做法是避免R88DT的任何铁污染以确保不存在可观察的量的σ相并因此确保R88DT的机械性质不被削弱。因此，在其最广的组成范围内，如果存在铁污染的显著风险，则R88DT不能保证用前面描述的废料和下脚料利用方法而高效地加工。相比之下，本发明的超合金可容纳显著量的铁污染而不牺牲有利的结构和化学特性，特别是R88DT亚固溶细晶粒条件、尤其是如以铸造和锻制形式所产生的那些。结果，本发明的超合金能够允许或有意或无意地含铁的合金的废料和下脚料使用，并还可有利地允许使用在生产含铁合金后不进行彻底清洗的机加工设备、废料和下脚料处理设备及熔炼和熔体处理设备。含铁合金一个值得一提的例子是IN718。
为确定含铁但具有与R88DT的那些相似的性质的γ′镍基超合金组合物，通过对合金相稳定性建模来初步确定允许的目标铁含量。相稳定性建模示出，增大铁含量的最大影响是提高σ固溶线温度。合金相稳定性建模表明，σ相的形成在零铁含量下是热力学可能的。然而，经验已示出，具有零铁含量的较低固溶线温度使得形成动力学为主要控制因素并且不发生可观察的σ形成。在向R88DT添加2.0重量％的铁时，σ固溶线温度将为大约1400°F(760℃)，与优选的热处理老化温度一致，表明σ相形成在热力学方面是可能的。然而已知在足够低的温度处，相形成的动力学常常不是对所有热力学预测相的形成都有利。此现象表明存在潜在的最大铁含量，低于此含量时，动力学(kinetics)将控制σ相形成并且不利于可观察的量的σ相形成。
采用R88DT组成空间中的组合物，产生了若干热，所述组成空间在本文中定义为落在上面针对R88DT所述的范围内但制造为还含有有意的量的铁例如约0.6重量％、1.3重量％或1.34重量％的铁含量的超合金组合物。在如经热处理的条件下评价所述合金并确认其不含可观察的量的σ相。基于该数据的分析，取+/-三个标准偏差来提供这些含铁合金不含可观察的量的σ相的可接受元素组成范围。在实验上，在至高1400°F(760℃)的温度处至多10,000小时的长期暴露试验确认了没有可观察的量的σ形成，从而确认了此铁限值的可接受性。通过采用经合适地蚀刻的金相样品在最小500X下的光学检查评价σ相形成。使怀疑为σ相的任何微结构特征经受另外的化学组成分析和结晶学分析以最终确定σ相的不存在。基于此分析，合适的组合物包含以下成分和更优选由以下成分组成：15.8至16.2重量％的铬、12.9至13.3重量％的钴、3.95至4.1重量％的钼、3.9至4.1重量％的钨、2.01至2.24重量％的铝、3.6至3.9重量％的钛、0.67至0.74重量％的铌、0.012至0.02重量％的硼、约0.0-0.3重量％的铪、约0.0-0.01的钒和约0.0-0.01的钇、0.005至0.011重量％的碳、0.02至0.06重量％的锆和量为约0.6至约1.3重量％的铁，余量为镍和附带的杂质。更广泛地说，基于该研究，得出结论：本发明的γ′镍基超合金可具有落在以下组成空间内的组成：约15.0-17.0重量％的铬、约12.0-14.0重量％的钴、约3.5-4.5重量％的钼、约3.5-4.5重量％的钨、约1.5-2.5重量％的铝、约3.2-4.2重量％的钛、约0.5-1.0重量％的铌、约0.010-0.060重量％的碳、约0.010-0.060重量％的锆、约0.010-0.040重量％的硼、约0.0-0.3重量％的铪、约0.0-0.01的钒和约0.0-0.01的钇，余量为镍和附带的杂质，所述超合金还以超过杂质水平并至多2.0重量％的量含有铁，所述超合金不含可观察的量的σ相。
应指出，R88DT中铁的典型杂质水平可为至多约0.1％。此外，所述合金可含有至多0.0035％的氮。另外，通常公认碳和氮水平一起影响碳-氮化物夹杂物的程度。如果对于特定的应用来说较高水平的碳-氮化物夹杂物是可接受的，则可以耐受较高水平的碳和氮以及较高的废料输入。合金的一个特定实施例含有约13重量％的钴、16重量％的铬、4重量％的钼、4重量％的钨、2.1重量％的铝、3.7重量％的钛、0.7重量％的铌、0.008重量％的硼、约0.0-0.3重量％的铪、约0.0-0.01的钒、约0.0-0.01的钇、0.005至0.011重量％的碳、0.03至0.06重量％的锆、至多0.0035重量％的氮，更优选至多0.0018重量％的氮，余量为镍、附带的杂质和量大于杂质水平并至多约1.3重量％的铁。合金的此特定实施例以及通过上面的组成范围指示的本发明的其它合金可使用有意或无意地含铁的合金的废料和下脚料使用来生产。此外，这些合金可有利地在先前用于生产含铁合金的熔炼设备中生产而无需显著去污染或昂贵的合金分离程序。
能够产生本发明的超合金的方法的一个非限制性例子包括合并至少一种含铁合金与不含有意加入的铁的原材料，其中所述一种或多种含铁合金和原材料以适宜的量合并，然后熔炼以产生超合金及其有意但有限地加入的铁的所需组合物。可使用至少一种含铁废料合金代替所述一种或多种含铁合金，或者除所述一种或多种含铁合金外还使用至少一种含铁废料合金。或者或此外，可作为直接使用先前用来熔炼含铁合金而未清洗熔炼设备以移除含铁合金的剩余物的熔炼设备来熔炼原材料和/或一种或多种含铁合金和/或一种或多种含铁废料合金的结果使本发明的超合金中存在有意加入的铁。应很明显，铁的存在可通过上述技术的任意组合以可促进效率和/或降低材料和加工成本的方式而发生。
应强调，虽然在不考虑铁含量的情况下本发明的合金落在R88DT的组成空间中，但R88DT组成空间中的若干合金不允许其自身引入显著的铁而不削弱其机械性质。此现象是因为在多组分体系(例如，超合金)中形成的相为体系的元素组成的复杂函数(complex function)。还应强调，除上面描述的本发明合金外，在R88DT的一般组成空间(如由本文所报道的其组成所限定)内的某些其它组合物也可能允许其自身加入铁而与R88DT相比不显著削弱性质。这归因于n-维空间中多组分体系中的元素之间占优势的复杂热力学相互作用，其中n为合金的组合物中显著元素的数量。这些相互作用的效果产生这样的情况：其中在相同的元素百分含量下可随着其它构成元素的百分含量的变化而出现不同的相，甚至当温度和压力是固定的时也如此。由于多组分体系的这种复杂性质，故关于R88DT内什么样的组成范围将允许其自身加入铁并同时取得合金的所需相稳定性和性质将不是很明显。然而，在产生本发明的研究中，合金相稳定性建模指示了具有上述组成的含铁超合金中可观察的量的σ相的潜在不存在。使用已知的熔炼方法产生了这些合金组合物，证实了不存在可观察的量的σ相，并且观察到与在相似地产生的R88DT中观察到的那些具有相同化学的相。也评价了本发明的含铁合金的微结构特征及结构和化学性质并发现与R88DT的那些相似。在合适的温度范围上测量了热膨胀系数(CTE)并在所制得的含铁合金与合金的基本上不含铁的形式间显示为基本相同。另外，在合适的温度范围上测量了杨氏模量并发现在合金的含铁形式与基本上不含铁的形式间基本相同。还在亚固溶热处理条件下加工试样并在合适的温度范围上测试张力，对于当加工为产生相似微结构时的含铁合金与合金的基本上不含铁的形式相比较，对0.2％屈服强度和拉伸强度产生标称等价的值，表明无强度损失。这些结果证实，本发明的超合金可被用来产生结构部件，特别是，作为非限制性例子，产生燃气涡轮发动机的涡轮盘、压缩机盘和整体叶盘、密封件和轴保持器。
鉴于上述内容，本发明的超合金能够表现出与类似的高温超合金(包括R88DT)相当的性质，同时容纳显著的铁含量而在有利性质方面的损失可忽略不计或没有有利性质方面的损失。此容纳显著水平的铁污染的能力允许超合金使用或有意或无意地含铁的合金的废料和下脚料使用来生产，并也可允许有利使用在用设备生产含铁合金例如IN718后未经彻底清洗的熔炼和熔体处理设备。这种灵活性可带来超合金生产成本的显著降低。
另外的潜在有益效果包括减少或消除对人员的特殊培训的需要以及当设备在含铁合金组合物与本发明的超合金之间切换时彻底清洗熔炼方法设备的费用的能力。作为例子，本发明可减少或消除对使用能够分离含铁材料的专门设备而从再循环流分离铁的需要以及减少或消除对操作人员进行培训以严格保持这种分离的需要。此外，本发明可通过允许超合金使用来自具有多合金构造的制品的机加工碎片或再循环材料来生产而促进再循环经济，所述多合金构造包括含铁合金，其一个值得一提的例子为常常具有多合金构造的压缩机线轴(spools)。
虽然已用特定实施例、包括超合金的特定组成和性质描述了本发明，但很明显，本领域技术人员可采用其它形式。相应地，应理解本发明不限于所公开的特定实施例，并且本发明的范围仅受附随的权利要求书的限制。

Claims (15)

1.一种γ′镍基超合金，所述γ′镍基超合金包含落在由以下限定的组成空间内的组成：约15.0-17.0重量％的铬、约12.0-14.0重量％的钴、约3.5-4.5重量％的钼、约3.5-4.5重量％的钨、约1.5-2.5重量％的铝、约3.2-4.2重量％的钛、约0.5-1.0重量％的铌、约0.010-0.060重量％的碳、约0.010-0.060重量％的锆、约0.010-0.040重量％的硼、约0.0-0.3重量％的铪、约0.0-0.01的钒和约0.0-0.01的钇，余量为镍和附带的杂质，所述超合金还含有超过杂质水平并至多2.0重量％的量的铁，所述超合金不含可观察的量的σ相。
2.一种部件(10)，所述部件(10)由根据权利要求1所述的γ′镍基超合金形成。
3.根据权利要求2所述的部件(10)，其特征在于，所述部件(10)为涡轮盘、压缩机盘、整体叶盘、密封件、轴或保持器。
4.一种制造根据权利要求2所述的部件(10)的方法，所述方法包括选自以下的至少一个步骤：
向原材料中加入至少一种含铁合金并熔炼所述含铁合金和所述原材料以产生所述超合金；
向原材料中加入至少一种含铁废料合金并熔炼所述含铁废料合金和所述原材料以产生所述超合金；和
直接使用先前用来熔炼含铁合金而未清洗熔炼设备以移除所述含铁合金的剩余物的所述熔炼设备来熔炼所述超合金。
5.一种生产根据权利要求1所述的γ′镍基超合金的方法，其特征在于，所述方法包括选自以下的至少一个步骤：
向原材料中加入至少一种含铁合金并熔炼所述含铁合金和所述原材料以产生所述超合金；
向原材料中加入至少一种含铁废料合金并熔炼所述含铁废料合金和所述原材料以产生所述超合金；和
直接使用先前用来熔炼含铁合金而未清洗熔炼设备以移除所述含铁合金的剩余物的所述熔炼设备来熔炼所述超合金。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少一种含铁合金包含50-55重量％的镍、17-21重量％的铬、2.8-3.33重量％的钼、4.75-5.5重量％的铌、0-1.0重量％的钴、0.65-1.15的钛、0.2-0.8重量％的铝、0-0.35重量％的锰、0-0.3重量％的铜、0-0.08重量％的碳、0-0.006重量％的硼，余量为铁和附带的杂质。
7.根据权利要求1所述的γ′镍基超合金，其组成为由以下成分组成：15.8至16.2重量％的铬、12.9至13.3重量％的钴、3.95至4.1重量％的钼、3.9至4.1重量％的钨、2.01至2.24重量％的铝、3.6至3.9重量％的钛、0.67至0.74重量％的铌、0.012至0.02重量％的硼、0.005至0.011重量％的碳、0.02至0.06重量％的锆、0.0-0.3重量％的铪、0.0-0.01的钒、0.0-0.01的钇、0-0.0035重量％的氮和量超过杂质水平并至多1.34重量％的铁，余量基本上为镍和附带的杂质。
8.一种部件(10)，所述部件(10)由根据权利要求7所述的γ′镍基超合金形成。
9.一种制造根据权利要求8所述的部件(10)的方法，所述方法包括选自以下的至少一个步骤：
向原材料中加入至少一种含铁合金并熔炼所述含铁合金和所述原材料以产生所述超合金；
向原材料中加入至少一种含铁废料合金并熔炼所述含铁废料合金和所述原材料以产生所述超合金；和
直接使用先前用来熔炼含铁合金而未清洗熔炼设备以移除所述含铁合金的剩余物的所述熔炼设备来熔炼所述超合金。
10.根据权利要求8所述的部件(10)，其特征在于，所述部件(10)为涡轮盘(10)、压缩机盘、整体叶盘、密封件、轴或保持器。
11.一种制造根据权利要求10所述的部件(10)的方法，所述方法包括选自以下的至少一个步骤：
向原材料中加入至少一种含铁合金并熔炼所述含铁合金和所述原材料以产生所述超合金；
向原材料中加入至少一种含铁废料合金并熔炼所述含铁废料合金和所述原材料以产生所述超合金；和
直接使用先前用来熔炼含铁合金而未清洗熔炼设备以移除所述含铁合金的剩余物的所述熔炼设备来熔炼所述超合金。
12.根据权利要求1所述的γ′镍基超合金，其特征在于，所述超合金含有约0.6至约1.34重量％的铁。
13.一种生产由以下成分组成的γ′镍基超合金的方法：12.9至13.3重量％的钴、15.8至16.2重量％的铬、3.95至4.1重量％的钼、3.9至4.1重量％的钨、2.01至2.24重量％的铝、3.6至3.9重量％的钛、0.6至0.8重量％的铌、0.012至0.02重量％的硼、0.005至0.011重量％的碳、0.02至0.06重量％的锆、0.0-0.3重量％的铪、0.0-0.01的钒、0.0-0.01的钇、0-0.0035重量％的氮和量超过杂质水平并至多1.34重量％的铁，余量基本上为镍和杂质；
其中，所述方法包括选自以下的至少一个步骤：
向原材料中加入至少一种含铁合金并熔炼所述含铁合金和所述原材料以产生所述超合金；
向原材料中加入至少一种含铁废料合金并熔炼所述含铁废料合金和所述原材料以产生所述超合金；和
直接使用先前用来熔炼含铁合金而未清洗熔炼设备以移除所述含铁合金的剩余物的所述熔炼设备来熔炼所述超合金。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一种含铁合金包括多种含铁合金。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一种含铁合金包含50-55重量％的镍、17-21重量％的铬、2.8-3.33重量％的钼、4.75-5.5重量％的铌、0-1.0重量％的钴、0.65-1.15的钛、0.2-0.8重量％的铝、0-0.35重量％的锰、0-0.3重量％的铜、0-0.08重量％的碳、0-0.006重量％的硼，余量为铁和附带的杂质。
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