CN105238958A

CN105238958A - 镍基高温合金

Info

Publication number: CN105238958A
Application number: CN201510709793.9A
Authority: CN
Inventors: 姬胜国
Original assignee: WUDI XIANGSHANG MECHANICAL DESIGN SERVICES Co Ltd
Current assignee: WUDI XIANGSHANG MECHANICAL DESIGN SERVICES Co Ltd
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2016-01-13

Abstract

本发明公开了一种镍基高温合金，所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Cr25.5-28.5％，Co4.0-6.0％，W2.5-5.5％，Mo1.0-3.0％，Al0.2-1.0％，Ti2.6-4.2％，Nb3.5-6.3％，Mn1.0-2.0％，Ta2.0-4.0％，B0.02-0.08％，Co0.5-1.5％，Ru1.4-3.8%,Hf0.1-1.2%,Re0.01-0.8%,C≤0.1％,Si≤0.15％,P≤0.005％，S≤0.005％，Ni余量。

Description

镍基高温合金

技术领域

本发明涉及一种镍基合金，具体涉及一种镍基高温合金。属于金属冶炼技术领域。

背景技术

现代燃气涡轮发动机有50%以上质量的材料采用高温合金，其中镍基高温合金的用量在发动机材料中约占40%。镍基合金在中、高温度下具有优异综合性能，适合长时间在高温下工作，能够抗腐蚀和磨蚀，是最复杂的、在高温零部件中应用最广泛的、在所有超合金中许多冶金工作者最感兴趣的合金。镍基高温合金主要用于航空航天领域950～1050℃下工作的结构部件，如航空发动机的工作叶片、涡轮盘、燃烧室等。

镍基高温合金是以镍为基体（含量一般大于50%）、在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。它是在Ｃr₂₀Ｎi₈₀合金基础上发展起来的，为了满足1000℃左右高温热强性（高温强度、蠕变抗力、高温疲劳强度）和气体介质中的抗氧化、抗腐蚀的要求，加入了大量的强化元素，以保证其优越的高温性能。

我国于1968年开始仿制Inconel718合金，国内牌号为GH4169。作为铸造高温合金Inconel718C的仿制型号，我国发展了K4169合金，并已初步应用于航空发动机整体铸造扩压器机匣和承力环等部件中。尽管Inconel718合金性能优异，但由于其主要强化相γ”-Ni3Nb是亚稳定相，当温度超过大约650℃时，γ”迅速长大粗化，并转化成其稳定相δ导致合金强度和持久寿命迅速下降，因而该合金一般只允许在650℃下长期使用。

燃烧室是航空发动机中的关键承热部件，燃烧室是发动机各部件中温度最高的区域，燃烧室内燃气温度高达1500℃-2000℃时，室壁合金承受的温度可达800℃-900℃以上，局部处可达1100℃。因此，燃烧室所受的机械应力较小，但热应力较大，对材料的要求主要有：高温抗氧化和抗燃气腐蚀性能；足够的强度；良好的冷热疲劳性能；良好的工艺塑性（持久、弯曲性能）和焊接性能；以及合金在工作温度下长期组织稳定。随着技术的发展，对燃烧室室壁合金提出了越来越高的要求，传统的合金及相应的替代合金已不能满足科技进步的需求，因此，需要发展新的高温合金材料。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种镍基高温合金。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种镍基高温合金，所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Cr25.5-28.5％，Co4.0-6.0％，W2.5-5.5％，Mo1.0-3.0％，Al0.2-1.0％，Ti2.6-4.2％，Nb3.5-6.3％，Mn1.0-2.0％，Ta2.0-4.0％，B0.02-0.08％，Co0.5-1.5％，Ru1.4-3.8%，Hf0.1-1.2%，Re0.01-0.8%，C≤0.1％，Si≤0.15％，P≤0.005％，S≤0.005％，Ni余量。

进一步，所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Cr26.5-27.5％，Co4.5-5.5％，W3.5-4.5％，Mo1.5-2.5％，Al0.4-0.8％，Ti3.0-3.5％，Nb4.5-6.0％，Mn1.5-1.8％，Ta2.5-3.5％，B0.03-0.06％，Co0.8-1.2％，Ru1.8-3.0%，Hf0.5-1.0%,Re0.02-0.1%，C≤0.1％，Si≤0.15％，P≤0.005％，S≤0.005％，Ni余量。

进一步，所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Cr27.0％，Co50％，W3.5％，Mo2.0％，Al0.8％，Ti3.8％，Nb5.5％，Mn1.5％，Ta3.0％，B0.06％，Co1.0％，Ru2.0%,Hf1.5%，Re0.2%，C0.01％，Si0.10％，P0.004％，S0.005％，Ni余量。

本发明的有益效果：

1.抗疲劳。优化设计了Co、Mo和W的加入量，使其含量达到相互协同，提高合金的高温强度和持久强度，优化设计了Cr、Ti和Nb的含量，使其固溶强化的效果达到协同，并改善抗热腐蚀性能；微量稀土元素的添加，由于稀土与杂质硫相互吸引，分散和固定部分杂质，改善合金高温性能，进一步提高合金的热加工性能和抗氧化性能。

2.耐高温。本发明的镍基高温合金拉伸强度比Inconel718提高40-55％，塑性明显改善，抗热腐蚀性能增强，在同一应力条件下，持久温度大幅度提高，适于制作1400-1800℃使用的零件，如航空发动机叶片等等。

3.高强度。适量的Al、Ti、Ta的添加，保证γ′强化相的数量；W、Mo、Re等难熔金属元素，有效的提高合金的强度。元素Ru的添加，维持良好的组织稳定性，不析出σ、μ等有害相，保证的合金的高强度。另外，适量的W、Ta等难熔金属和高含量的元素Cr的含量，进一步优化合金的抗热腐蚀性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例1

一种镍基高温合金，所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Cr25.5％，Co4.0％，W2.5％，Mo1.0％，Al0.2％，Ti2.6％，Nb3.5-6.3％，Mn1.0％，Ta2.0％，B0.02％，Co0.5％，Ru1.4%,Hf0.1%,Re0.01%，C0.1％，Si0.15％，P≤0.005％，S0.005％，Ni余量。

实施例2

一种镍基高温合金，所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Cr28.5％，Co6.0％，W5.5％，Mo3.0％，Al1.0％，Ti4.2％，Nb6.3％，Mn2.0％，Ta4.0％，B0.08％，Co1.5％，Ru3.8%,Hf1.2%,Re0.8%，C0.01％，Si0.015％，P0.0005％，S0.0005％，Ni余量。

实施例3

一种镍基高温合金，所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Cr26.5％，Co4.5％，W3.5％，Mo1.5％，Al0.4％，Ti3.0％，Nb4.5％，Mn1.5％，Ta2.5％，B0.03％，Co0.8-1.2％，Ru1.8%,Hf0.5%,Re0.02%，C0.08％，Si0.10％，P0.001％，S0.002％，Ni余量。

实施例4

一种镍基高温合金，所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Cr27.5％，Co5.5％，W4.5％，Mo2.5％，Al0.8％，Ti3.5％，Nb6.0％，Mn1.8％，Ta3.5％，B0.03-0.06％，Co1.2％，Ru3.0%,Hf1.0%,Re0.1%，C0.1％，Si0.15％，P0.005％，S0.005％，Ni余量。

实施例5

一种镍基高温合金，所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Cr27.0％，Co50％，W3.5％，Mo2.0％，Al0.8％，Ti3.8％，Nb5.5％，Mn1.5％，Ta3.0％，B0.06％，Co1.0％，Ru2.0%,Hf1.5%,Re0.2%，C0.01％，Si0.10％，P0.004％，S0.005％，Ni余量。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种镍基高温合金，其特征在于：所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Cr25.5-28.5％，Co4.0-6.0％，W2.5-5.5％，Mo1.0-3.0％，Al0.2-1.0％，Ti2.6-4.2％，Nb3.5-6.3％，Mn1.0-2.0％，Ta2.0-4.0％，B0.02-0.08％，Co0.5-1.5％，Ru1.4-3.8%,Hf0.1-1.2%，Re0.01-0.8%，C≤0.1％，Si≤0.15％，P≤0.005％，S≤0.005％，Ni余量。

2.如权利要求1所述的一种镍基高温合金，其特征在于：所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Cr26.5-27.5％，Co4.5-5.5％，W3.5-4.5％，Mo1.5-2.5％，Al0.4-0.8％，Ti3.0-3.5％，Nb4.5-6.0％，Mn1.5-1.8％，Ta2.5-3.5％，B0.03-0.06％，Co0.8-1.2％，Ru1.8-3.0%，Hf0.5-1.0%,Re0.02-0.1%，C≤0.1％，Si≤0.15％，P≤0.005％，S≤0.005％，Ni余量。

3.如权利要求1-2所述的一种镍基高温合金，其特征在于：所述高温合金以重量百分数计由下列组份组成：Cr27.0％，Co50％，W3.5％，Mo2.0％，Al0.8％，Ti3.8％，Nb5.5％，Mn1.5％，Ta3.0％，B0.06％，Co1.0％，Ru2.0%,Hf1.5%,Re0.2%，C0.01％，Si0.10％，P0.004％，S0.005％，Ni余量。