CN105154719B - 一种镍基高温合金及其制备方法 - Google Patents

一种镍基高温合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105154719B
CN105154719B CN201510679216.XA CN201510679216A CN105154719B CN 105154719 B CN105154719 B CN 105154719B CN 201510679216 A CN201510679216 A CN 201510679216A CN 105154719 B CN105154719 B CN 105154719B
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
base superalloy
nickel
nickel base
bar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510679216.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105154719A (zh
Inventor
范华
张邦强
巩秀芳
杨明
魏先平
高振桓
聂丽萍
杨功显
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DEC Dongfang Turbine Co Ltd
Original Assignee
DEC Dongfang Turbine Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DEC Dongfang Turbine Co Ltd filed Critical DEC Dongfang Turbine Co Ltd
Priority to CN201510679216.XA priority Critical patent/CN105154719B/zh
Publication of CN105154719A publication Critical patent/CN105154719A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105154719B publication Critical patent/CN105154719B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种镍基高温合金及其制备方法,其特征在于:镍基高温合金各主要元素质量百分数分别为:铬:15%~21%;钴:6%~14%;钨:0.05%~1.72%;钼:6%~11%;铝:0.55%~2.5%;钛:0.65%~4.5%;硼:0.01%~0.04%;钽:0.05%~1.2%;铌:0.05%~1.5%;碳:0.02%~0.10%;氮:<0.008;镍:余量;以及包含不可避免的杂质元素;其制备方法是,采用真空熔炼炉、可控气氛电渣炉、真空自耗炉获得纯净均匀化的合金铸锭,并通过优化的锻造和热处理工艺获得高温合金成品,该高温合金具有优异的高温强度性能和可焊接性。

Description

一种镍基高温合金及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种镍基合金,具体地讲是一种镍基高温合金及其制备方法。
背景技术
[0002] 提高燃煤火力发电机组效率的一个主要途径是提高蒸汽参数。目前,燃煤火力发 电机组汽轮机高中压转子均采用9〜12Cr铁素体型耐热钢材料制造。由于9〜12Cr铁素体耐 热钢承受温度的极限在650°C,为进一步提高进汽参数至700°C,则必须使用承温能力更优 的材料。镍基合金是不错的选择,目前国内外能够使用在700Γ以上的镍基合金有很多,如 GH4080A、GH4710、GH4720Li等,但由于变形抗力大,难于制造大型转子,同时由于γ /沉淀强 化相含量较高,从而容易导致焊接产生应变时效裂纹。
发明内容
[0003] 本发明的目的是为了解决上述技术问题,提供一种镍基高温合金及其制备方法, 该镍基高温合金力学性能、锻造变形性能和焊接性能优异。
[0004] 实现本发明的技术方案是:一种镍基高温合金,其特征在于:各主要元素质量百分 数分别为:铬:15%〜22.1 %;钴:6%〜14%;钨:0.05%〜1.72%;钼:6%〜11.02%;铝: 0.55%〜2.5%;钛:0.65%〜4.5%;硼:0.01 % 〜0.043%;钽:0.05%〜1.2%;铌:0.05% 〜1.5%;碳:0.02%〜0.10%;氮:<0.008;镍:余量。
[0005] 上述镍基高温合金的优选方案之一是,所述各主要元素质量百分数分别为:铬: 14.5% ;钴:13.98% ;钨:3.93% ;钼:6· 13% ;铝:0.57% ;钛:4.25% ;硼:0.021 % ;钽: 1.17%;铌:0.057%;碳:0.08%;氮:<0.008;镍:余量。
[0006] 上述镍基高温合金的优选方案之二是,所述各主要元素质量百分数分别为:铬: 19 · 88 % ;钴:10 · 23 % ;钨:1 · 72 % ;钼:9 · 79 % ;铝:1 · 65 % ;钛:2 · 05 % ;硼:0 · 03 % ;钽: 0.17%;铌:0.55%;碳:0.08%;氮:<0.008;镍:余量。
[0007] 上述镍基高温合金的优选方案之三是,所述各主要元素质量百分数分别为:铬: 22.1% ;钴:6· 12% ;钨:0.08% ;钼:11.02% ;铝:2.49% ;钛:0.45% ;硼:0.043% ;钽: 0.06%;铌:1.4%;碳:0.08%;氮:<0.008;镍:余量。
[0008] —种制备上述镍基高温合金的方法,包括如下步骤:
[0009] 1)按上述元素成分配比配制合金,通过真空感应炉熔炼均匀化,浇注成铸锭,作为 后续进一步合金精炼的电极;
[0010] 2)将步骤1)熔铸的电渣铸锭作为电极,放置于可控气氛电渣炉中进行一次电渣重 熔净化,形成一次重熔电渣锭;
[0011] 3)将步骤2)形成的一次净化的电渣锭作为电极,放置于真空自耗炉中进行二次重 熔,并最终形成重熔电渣锭;
[0012] 4)将步骤3)所述的二次电渣重熔锭,加热至1050°C〜1180°C,保温适当时间待铸 锭充分透热后,采用锻压机将铸锭锻造成试验所需棒材或型材,并空冷至室温。
[0013] 5)将步骤4)棒材采用探伤设备检查棒材芯部及表面缺陷,将无缺陷棒材加热至奥 氏体化温度保温数小时后,经油冷或空冷至室温;并将棒材再热加热至730°C〜840°C,保温 16小时后空冷至室温;得到满足本发明设计需求的合金材料。
[0014] 步骤5)中所述锻压机为液力锻压机。
[0015] 步骤5)中所述探伤设备检测是采用超声波和渗透无损检验。
[0016] 本发明的有益效果是:该合金的25°C及760°C温度条件下,材料的拉伸性能各项指 标较GH4080A、GH4710、GH4720Li有明显优势,该合金材料屈强比低,材料塑变能力强便于锻 造成型;其次,合金的断后伸长率较好,材料疲劳性能及裂纹敏感性更低(见表1、表2所示); 合金在700 °C均有较高的长时持久寿命强度,适合大型汽轮机转子的设计寿命107小时以上 材料强度要求(见表3所示)。合金同材质焊接接头性能不低于母材规定塑性延伸强度的 90% (见表4所示),焊缝区组织无明显有害相析出,见附图3所示。
[0017] 本发明的合金经过上述5个步骤后,具有优异的性能,详情如下:
[0018] 表1、室温(25°C)拉伸性能:
[0019]
Figure CN105154719BD00041
[0020] 表2、高温(760°C)拉伸性能:
[0021]
Figure CN105154719BD00051
[0022]
Figure CN105154719BD00052
[0023] 表3、高温(700°C)持久性能:
[0024]
Figure CN105154719BD00053
[0025] 表4、同种焊接接头(760°C)拉伸性能
[0026]
Figure CN105154719BD00061
附图说明:
[0027] 图1为本发明合金与GH4080A、GH4710、GH4720Li合金材料,在相同的应变速率 0. IiT1下温度与应变抗力关系图;
[0028] 图2为本发明合金的(Al+Ti)可焊性影响关系图;
[0029] 图3为本发明合金材料同材质焊接焊缝区金相组织照片。
[0030] 图中标号:1一例1曲线,2—例2曲线,3—例3曲线,4一GH4080A曲线,5—GH4710曲 线,6—GH4720Li 曲线。
具体实施方式
[0031] 实施例1
[0032] —种制备上述镍基高温合金的方法,包括如下步骤:
[0033] 1)按铬:14.5%;钴:13.98%;钨:3.93%;钼:6.13%;铝:0.57%;钛:4.25%;硼: 0.021 %;钽:1.17%;铌:0.057%;碳:0.08%;氮:<0.008;镍:余量的质量百分比成分配比 配制合金,通过真空感应炉(炉膛实时真空在HT2Pa以下)1450°C熔炼均匀化,浇注成铸锭, 作为后续进一步合金精炼的电极;
[0034] 2)将步骤1)熔铸的电渣铸锭作为电极,放置于可控气氛电渣炉中进行一次电渣重 熔净化,形成一次重熔电渣锭;
[0035] 3)将步骤2)形成的一次净化的电渣锭作为电极,放置于真空自耗炉中进行二次重 熔,并最终形成重熔电渣锭;
[0036] 4)将步骤3)所述的二次重熔电渣锭,加热至1050°C,保温适当时间待铸锭充分透 热后(厚度尺寸每增加25mm,保温时间增加50分钟),采用液力锻压机(压力不小于2000MN) 将铸锭锻造成试验所需棒材或型材,并空冷至室温,合金锭的单次应变量<50 %,总锻造比 不小于3.5。
[0037] 5)将步骤4)棒材表面车光或磨光,采用超声波和渗透无损检验检查棒材芯部及表 面缺陷,将无缺陷(无线性缺陷和密集显示的缺陷)棒材加热至l〇50°C,保温4小时后油冷或 空冷至室温。并再次将棒材加热至730°C保温16小时后空冷至室温。得到满足本发明设计需 求的合金材料。
[0038] 实施例2
[0039] —种制备上述镍基高温合金的方法,包括如下步骤:
[0040] 1)按铬:19.88% ;钴:10.23% ;钨:1.72% ;钼:9.79% ;铝:1.65% ;钛:2.05% ;硼: 0.03%;钽:0.17%;铌:0.55%;碳:0.08%;氮:<0.008;镍:余量的质量百分比成分配比配 制合金,通过真空感应炉(炉膛实时真空在HT2Pa以下)1500°C熔炼均匀化,浇注成铸锭,作 为后续进一步合金精炼的电极;
[0041] 2)将步骤1)熔铸的电渣铸锭作为电极,放置于可控气氛电渣炉中进行一次电渣重 熔净化,形成一次重熔电渣锭;
[0042] 3)将步骤2)形成的一次净化的电渣锭作为电极,放置于真空自耗炉中进行二次重 熔,并最终形成重熔电渣锭;
[0043] 4)将步骤3)所述的二次重熔电渣锭,加热至1100°C,保温适当时间待铸锭充分透 热后(厚度尺寸每增加25mm,保温时间增加50分钟),采用液力锻压机(压力不小于2000MN) 将铸锭锻造成试验所需棒材或型材,并空冷至室温,合金锭的单次应变量<50 %,总锻造比 不小于3.5。
[0044] 5)将步骤4)棒材表面车光或磨光,采用超声波和渗透无损检验检查棒材芯部及表 面缺陷,将无缺陷(无线性缺陷和密集显示的缺陷)棒材加热至ll〇〇°C,保温4小时后油冷或 空冷至室温。并再次将棒材加热至800°C保温16小时后空冷至室温。得到满足本发明设计需 求的合金材料。
[0045] 实施例3
[0046] —种制备上述镍基高温合金的方法,包括如下步骤:
[0047] 1)按铬:22.1 %;钴:6.12%;钨:0.08%;钼:11.02%;铝:2.49%;钛:0.45%;硼: 0.043%;钽:0.06%;铌:1.4%;碳:0.08%;氮:<0.008;镍:余量的质量百分比成分配比配 制合金,通过真空感应炉(炉膛实时真空在HT2Pa以下)1520°C熔炼均匀化,浇注成铸锭,作 为后续进一步合金精炼的电极;
[0048] 2)将步骤1)熔铸的电渣铸锭作为电极,放置于可控气氛电渣炉中进行一次电渣重 熔净化,形成一次重熔电渣锭;
[0049] 3)将步骤2)形成的一次净化的电渣锭作为电极,放置于真空自耗炉中进行二次重 熔,并最终形成重熔电渣锭;
[0050] 4)将步骤3)所述的二次重熔电渣锭,加热至1180°C,保温适当时间待铸锭充分透 热后(厚度尺寸每增加25mm,保温时间增加50分钟),采用液力锻压机(压力不小于2000MN) 将铸锭锻造成试验所需棒材或型材,并空冷至室温,合金锭的单次应变量<50 %,总锻造比 不小于3.5。
[0051] 5)将步骤4)棒材表面车光或磨光,采用超声波和渗透无损检验检查棒材芯部及表 面缺陷,将无缺陷(无线性缺陷和密集显示的缺陷)棒材加热至1150°C,保温4小时后油冷或 空冷至室温。并再次将棒材加热至840°C保温16小时后空冷至室温。得到满足本发明设计需 求的合金材料。
[0052] 上述镍基高温合金还不可避免地含有杂质元素,种类及质量百分数分别为:磷:< 0.015%;硫:彡0.010%;铁:彡1.50%;硅:彡0.150%;锰:彡0.10;氮:彡0.005%;铜:彡 0.20%;铅:彡0.0006,铋:彡0.00004,硒:彡0.0004;银:彡0.0005。
[0053] 在图1中六条曲线显示本发明合金在1000〜1175°C区间,材料变形应力均低于 GH4080A、GH4710、GH4720Li合金,具有良好热变形能力,有利于材料通过锻压成型作成大尺 寸锻件。
[0054] 从图2可以看出,合金添加的Ti和Al元素有效避免材料在焊接施工中发生焊缝裂 纹的倾向。
[0055] 图3的金相组织显示焊缝区组织均匀,未见材料有效相和焊接裂纹发生。

Claims (3)

1. 一种镍基高温合金,其特征在于:各主要元素质量百分数分别为:铬:15%〜22.1%; 钴:6%〜14%;钨:0.05%〜1.72%;钼:6%〜11.02%;铝:0.55%〜2.5%;钛:0.65%〜4.5%; 硼:0.01%〜0.043%;钽:0.05%〜1.2%;铌:0.05%〜1.5%;碳:0.02%〜0.10%;氮:<0.008; 镍:余量。
2. 根据权利要求1所述镍基高温合金,其特征在于:所述各主要元素质量百分数分别 为:铬:19.88%;钴:10.23%;钨:1.72%;钼:9.79%;铝:1.65%;钛:2.05%;硼:0.03%;钽: 0.17%;铌:0.55%;碳:0.08%;氮:<0.008;镍:余量。
3. 根据权利要求1所述镍基高温合金,其特征在于:所述各主要元素质量百分数分别 为:铬:22.1%;钴:6.12%;钨:0.08%;钼:11.02%;铝:2.49%;钛:0.45%;硼:0.043%;钽: 0.06%;铌:1.4%;碳:0.08%;氮:<0.008;镍:余量。
CN201510679216.XA 2015-10-19 2015-10-19 一种镍基高温合金及其制备方法 Active CN105154719B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510679216.XA CN105154719B (zh) 2015-10-19 2015-10-19 一种镍基高温合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510679216.XA CN105154719B (zh) 2015-10-19 2015-10-19 一种镍基高温合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105154719A CN105154719A (zh) 2015-12-16
CN105154719B true CN105154719B (zh) 2017-12-19

Family

ID=54795758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510679216.XA Active CN105154719B (zh) 2015-10-19 2015-10-19 一种镍基高温合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105154719B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106086527A (zh) * 2016-07-26 2016-11-09 四川六合锻造股份有限公司 一种耐高温合金材料、其制备方法及其应用
CN108866388A (zh) * 2017-05-16 2018-11-23 宋广东 高温环境用耐热合金材料及其制造方法
CN108277446B (zh) * 2018-03-01 2020-06-02 西安建筑科技大学 一种大尺寸高温合金超细晶棒材的等距螺旋轧制方法
CN108441705B (zh) * 2018-03-16 2020-06-09 中国航发北京航空材料研究院 一种高强度镍基变形高温合金及其制备方法
CN108467972B (zh) * 2018-04-16 2020-06-09 中国航发北京航空材料研究院 一种高承温能力的镍基变形高温合金及其制备方法
JP6821147B2 (ja) * 2018-09-26 2021-01-27 日立金属株式会社 航空機エンジンケース用Ni基超耐熱合金及びこれからなる航空機エンジンケース
CN109985926A (zh) * 2019-03-25 2019-07-09 永兴特种不锈钢股份有限公司 镍基gh4080a合金盘条的生产方法
CN110184484A (zh) * 2019-05-15 2019-08-30 宁波创润新材料有限公司 一种钛添加剂及其制备方法
CN112708788A (zh) * 2020-11-18 2021-04-27 北京钢研高纳科技股份有限公司 一种提高k403合金塑性的方法,模具材料和制品

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5582738A (en) * 1978-12-15 1980-06-21 Hitachi Ltd Nickel alloy
JPH01165741A (en) * 1987-12-21 1989-06-29 Kobe Steel Ltd Turbine disk consisting of homogeneous alloys having different crystal grain size
US6902633B2 (en) * 2003-05-09 2005-06-07 General Electric Company Nickel-base-alloy
US20050069450A1 (en) * 2003-09-30 2005-03-31 Liang Jiang Nickel-containing alloys, method of manufacture thereof and articles derived thereform
EP2511389B1 (en) * 2009-12-10 2015-02-11 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Austenitic heat-resistant alloy
CN104745992B (zh) * 2015-04-26 2016-10-05 北京金恒博远冶金技术发展有限公司 发动机涡轮用高温合金的热处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105154719A (zh) 2015-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105154719B (zh) 一种镍基高温合金及其制备方法
CN1061700C (zh) 高强度铁素体耐热钢及其制造方法
KR101632520B1 (ko) 이음매 없는 오스테나이트계 내열 합금관
CN104498843B (zh) 一种利用铁素体不锈钢生产阀碟锻件的制造方法
CN101249591A (zh) 镍基焊丝及其制备工艺
CN104480403B (zh) 低碳马氏体沉淀硬化不锈钢及其生产制造叶轮锻件的方法
KR101193727B1 (ko) 회전 기기의 로터 및 그 제조 방법
CN105014258A (zh) 700℃以上超超临界煤发电设备用镍基高温合金焊丝
CN102581250B (zh) 一种离心铸造的TP310Cb/T11双金属复合管坯及其生产方法
JP2009056512A (ja) 異種金属の接合方法並びに関連装置
CN103252593B (zh) 抗氧化低膨胀高温合金气体保护焊用焊丝
CN102649202A (zh) 一种不锈钢焊丝
CN104109780A (zh) 镍基高温合金及其制造方法
JP4987921B2 (ja) Ni基合金並びにこれを用いた蒸気タービン用鋳造部品、蒸気タービンロータ、蒸気タービンプラント用ボイラチューブ、蒸気タービンプラント用ボルト及び蒸気タービンプラント用ナット
CN103614594B (zh) 一种消除耐热合金热加工表面褶皱的方法
CN103498075B (zh) 难变形高温合金和难变形高温合金件的制备方法
CN109112408A (zh) 大规格p92耐热钢锻件的制造方法
CN104831174A (zh) 一种抗高温氧化金属材料及其制备方法
CN105349842A (zh) 一种耐高温热腐蚀高温合金铸件
CN107217174A (zh) Ni‑Cr基高温合金及其制备与检测方法
CN106167862A (zh) 一种Ni‑Cr基沉淀硬化型变形高温合金材料及其制备方法
CN108907495A (zh) NiCr44Ti焊丝及其生产工艺
KR101809360B1 (ko) Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법 및 그것을 이용하여 얻어지는 용접 조인트
CN101525715A (zh) 耐腐蚀高强度合金、其冶炼方法及该合金的制品和制品的加工方法
CN104511700A (zh) 一种镍基合金焊丝及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant