CN1053708C - 一种定向凝固优质铸造镍基高温合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属材料，具体地说是一种优质铸造镍基高温合金。采用化学成份为C，0.01～0.30%；Cr，8～10%；Al，4～6%；Ti，3.5～5.5%；Mo，2～4%；Co，8～12%；V，0.3～1.2%；B，0.005～0.030%；Y，0.00～0.50%；Ni，余；S≤0.008%；P≤0.005%；Fe≤0.5%；Si≤0.2%；Mn≤0.2%；Pb≤0.0005%；As≤0.001%；Sb≤0.001%；Bi≤0.0005%；Sn≤0.001%(均为重量百分比)的合金材料。本定向凝固优质铸造镍基高温合金，可以满足航空、航天、舰船和发电等燃气涡轮用高温零部件的需求。
Description
本发明涉及金属材料，具体地说是一种优质铸造镍基高温合金。
用于制造航空发动机涡轮叶片的高温合金，通常是选用成份为C，0.18；Cr，10；Co，15，Al，5.5；Ti，4.5/5；Mo，3；V，0.5/1；Zr，0.05/1；B，0.001/0.002(均为重量％)的IN100合金和成份为C，0.18；Cr，9.5，Co，10；Al，5.5：Ti，4.65；Mo，2.5；V，0.95；Zr，0.06；B，0.015(均为重量％)的K17G合金。上述这两种合金均为普通铸造合金，在铸态下使用具有等轴晶粒组织，持久强度较低，不能满足更高性能航空发动机涡轮叶片的要求。同时，成份中均未对微量杂质元素提出更严格的要求。
本发明的目的是针对上述存在的缺点，提供一种具有良好定向凝固工艺性能，防止热裂纹出现，持久强度高的高温合金。
本发明的技术要点，化学成份为C，0.01～0.30％；Cr，8～10％；Al，4～6％；Ti，3.5～5.5％；Mo，2≈4％；Co，8～12％；V，0.3～1.2％；B，0.005～0.030％；Y，0.00～0.50％；Ni，余；S≤0.008％；P≤0.005％；Fe≤0.5％；Si≤0.2％；Mn≤0.2％；Pb≤0.0005％；As≤0.001％；Sb≤0.001％；Bi≤0.0005％；Sn≤0.001％(均为重量百分比)的合金材料，采用钢液温度为1480～1550℃；模壳温度1450～1550℃；抽拉速度6～9mm/min；温度梯度50～100℃/cm，及经制度为1150～1250℃，保温1～8小时，空冷；900～1000℃，保温8～16小时并空冷热处理制成。
本发明与同类型合金IN100和K17G比较，不含有合金元素Zr，有利于改善定向凝固性能，防止热裂纹出现，加入了稀土元素钇，以改善合金的横向性能，采用定向凝固工艺制成定向结晶零件，消除了有害的横向晶界，可明显提高蠕变持久性能。与IN100和K17G合金比较，合金不是铸态使用，而是热处理状态使用。本定向凝固优质铸造镍基高温合金，可以满足航空、航天、舰船和发电等燃气涡轮用高温零部件的需求。
实施例1
1)定向工艺：模壳温度1480℃，钢液温度1500℃，抽拉速度7mm/min，温度梯度80℃/cm。
2)合金成份：C，0.16；Cr，8.86；Co，9.99；Mo，3.18；V，0.74；B，0.017；Al，5.38；Ti，4.70；Ni，余；P＜0.0009；Si＜0.005；S＜0.003；Mn，0.10；Pb＜0.0005；As＜0.001；Sb＜0.001；Bi＜0.0005；Sn＜0.001；(均为重量％)
3)热处理：1220℃，4h，空冷+980℃，16h，空冷
4)力学性能
瞬时拉伸性能
σb(MPa) σ0.2(MPa)δ(％) φ(％)
室温 1209.0 775.0 18 19
900℃ 787.0 661.0 32 43
持久性能
τ(h) δ(％) ψ(％)
760℃，725MPa 116.0 21.0 24.0
980℃，216MPa 74.0 35.0 45.0
实施例2
1)定向工艺：模壳温度1500℃，钢液温度1510℃，抽拉速度6mm/min，温度梯度70℃/cm。
2)合金成份：C，0.17；Cr，8.91；Co，9.85；Mo，3.05；V，0.65；B，0.018：Al，5.49；Ti，4.44；Ni，余；P，0.005：S，0.006；Si，0.092；Y，0.028；Pb＜0.0005；As＜0.001；Sb＜0.001；Bi＜0.0005；Sn＜0.001；(均为重量％)
3)热处理1220℃，2h，空冷+980℃，16h，空冷
4)力学性能：
瞬时拉伸性能
σb(MPa) σ0.2(MPa) δ(％) ψ(％)室温 1012 777 10.0 15.0900℃ 774 671 35.0 47.0 持久性能
τ(h) δ(％) ψ(％)760℃，725MPa 163.0 20.0 23.5980℃，216MPa 68.0 23.1 40.0比较例
1.与同类型合金IN731和国内K17G比较，持久性能大幅度提高
τ(h) δ(％) ψ(％)DZ17G 760℃，725MPa 116～163 21.0 24.0K17G 760℃，686MPa 56 3.9DZ17G 980℃，216MPa 68～74 23.1～35.0 45.0～47.0℃K17G 980℃，200MPa 43.4 5.6
从上述数据可以清楚看出，DZ17G在同样温度而应力比K17G合金要大的条件下，持久时间和持久塑性均明显改善了。
2.与同类型合金IN731和国内K17Q比较，室温和高温瞬时拉伸塑性有明显改善
σb(MPa) σ0.2(MPa) δ(％) ψ(％)室温 DZ17G 1012～1209 775～777 10～18 15～19
K17G 1037 823 11.2 14.1900℃ DZ17G 774～787 661～671 32～35 43～47
K17G 762 635 9.3 12.9
Claims (1)
1.一种定向凝固优质铸造镍基高温合金，其特征是采用化学成份为C，0.01～0.30％；Cr，8～10％；Al，4～6％；Ti，3.5～5.5％；Mo，2～4％；Co，8～12％；V，0.3～1.2％；B，0.005～0.030％；Y，0.00～0.50％；Ni，余；S≤0.008％；P≤0.005％；Fe≤0.5％；Si≤0.2％；Mn≤0.2％；Pb≤0.0005％；As≤0.001％；Sb≤0.001％；Bi≤0.0005％；Sn≤0.001％(均为重量百分比)的合金材料。
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