CN106119609A - 一种具备良好力学性能和铸造工艺性能的镍基高温合金 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种具备良好力学性能和铸造工艺性能的镍基高温合金，其特征在于，所述镍基高温合金的组成及质量百分数为：C 0.08‑0.14，Cr 8.2‑9.8，Co 9.2‑10.8，W 6.2‑7.8，Mo 1.5‑2.5，Al 4.3‑5.3，Ti 2.0‑2.3，Ta 3.3‑4.0，B 0.008‑0.01，Ni余量。该合金具备良好的力学性能，密度轻，原材料价格相对便宜；同时该合金还具有良好的铸造工艺，可用于铸造各种高温合金力学性能实验用的夹具，或生产具有复杂冷却内腔的涡轮叶片。

Description

一种具备良好力学性能和铸造工艺性能的镍基高温合金
技术领域
本发明属于高温合金领域，特别提供一种具备良好力学性能和铸造工艺性能的镍基高温合金。
背景技术
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。我国由于稀缺铪元素，因此开发出不含铪的具备良好力学性能和工艺性能的低成本镍基高温合金，对推动航空发动机的发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备良好力学性能和铸造工艺性能的镍基高温合金，该合金具备良好的力学性能，密度轻，原材料价格相对便宜；同时该合金还具有良好的铸造工艺，可用于铸造各种高温合金力学性能实验用的夹具，或生产具有复杂冷却内腔的涡轮叶片。
本发明具体提供了一种镍基高温合金，其特征在于，所述镍基高温合金的组成及质量百分数为：C 0.08-0.14，Cr 8.2-9.8，Co 9.2-10.8，W 6.2-7.8，Mo 1.5-2.5，Al 4.3-5.3，Ti 2.0-2.3，Ta 3.3-4.0，B 0.008-0.01，Ni余量。优选为：C 0.12-0.14，Cr 8.2-8.8，Co 9.2-9.8，W 6.2-7.2，Mo 1.5-1.8，Al 4.3-5.3，Ti 2.0-2.3，Ta 3.6-4.0，Ni余量。
本发明所述镍基高温合金，其特征在于，所述合金中微量元素及杂质符合如下要求，质量百分数：Fe≤0.1，Zr≤0.01，Si≤0.1，Mn≤0.1，P≤0.001，S≤0.001，O≤0.001，N≤0.001，Pb≤0.0005，Sb≤0.001，As≤0.001，Sn≤0.001，Bi≤0.00005，Ag≤0.0005。
本发明还提供了所述镍基高温合金的热处理工艺，其特征在于：合金采用真空熔炼制备，热处理工艺为：1220±10℃×2h/AC+1080±10℃×4h/AC+900±10℃×16h/AC，AC-冲氩气冷却。
与现有类似镍基高温合金相比，本发明所述合金具有密度轻，合金初熔化温度高，热导率高等优点，且热处理工艺简单，成本低，适合规模化生产。
附图说明
图1采用实施例1所述合金制备的高温合金力学性能实验用夹具。
图2采用实施例1所述合金制备的涡轮叶片。
具体实施方式
实施例1：
镍基高温合金的组成及质量百分数为：C 0.10，Cr 8.5，Co 9.2，W 6.8，Mo 2.3，Al5.0，Ti 2.0，Ta 3.6，B 0.008，Fe≤0.1，Zr≤0.01，Si≤0.1，Mn≤0.1，P≤0.001，S≤0.001，O≤0.001，N≤0.001，Pb≤0.0005，Sb≤0.001，As≤0.001，Sn≤0.001，Bi≤0.00005，Ag≤0.0005，Ni余量。
合金热处理制度：
该合金热处理制度如下：1220±10℃×2h/AC+1080±10℃×4h/AC+900±10℃×16h/AC，AC-冲氩气冷却。
DZ125合金热处理制度如下：1180±10℃×2h/AC→1230±10℃×3h/AC+1100±10℃×4h/AC+870±10℃×20h/AC，AC-冲氩气冷却。
与DZ125合金相比，本申请所述镍基高温合金的热处理工艺更简单。
合金密度：该合金密度为8.35g/cm3，而DZ125合金密度为8.595g/cm3，相比之下，本实施例合金密度更低。
采用金相观测法测定DZ125合金的初熔温度为1230℃～1240℃，本实施例合金初熔温度为1250℃，本实施例合金初熔化温度更高。
表1本实施例合金和DZ125合金热导率(W/m·℃)
表2本实施例合金和DZ125合金的纵向试样拉伸性能
表3本实施例合金和DZ125合金纵向取样不同温度的持久极限
由表2可知，本实施例合金的拉伸性能水平更高，由表3可知，本实施例合金持久力学性能水平更高。采用该合金生产铸造实心和空心零件，具有60％以上的成品率。
实施例2：
镍基高温合金的组成及质量百分数为：C 0.08，Cr 9.5，Co 9.6，W 6.2，Mo 2.5，Al4.3，Ti 2.3，Ta 3.9，B 0.009，Fe≤0.1，Zr≤0.01，Si≤0.1，Mn≤0.1，P≤0.001，S≤0.001，O≤0.001，N≤0.001，Pb≤0.0005，Sb≤0.001，As≤0.001，Sn≤0.001，Bi≤0.00005，Ag≤0.0005，Ni余量。
该合金密度为8.36g/cm3，初熔温度为1250℃，拉伸性能和持久力学性能均高于DZ125合金。采用该合金生产铸造实心和空心零件，具有60％以上的成品率。
实施例3：
镍基高温合金的组成及质量百分数为：C 0.14，Cr 9.2，Co 9.5，W 7.5，Mo 1.5，Al4.8，Ti 2.2，Ta 3.3，B 0.009，Fe≤0.1，Zr≤0.01，Si≤0.1，Mn≤0.1，P≤0.001，S≤0.001，O≤0.001，N≤0.001，Pb≤0.0005，Sb≤0.001，As≤0.001，Sn≤0.001，Bi≤0.00005，Ag≤0.0005，Ni余量。
该合金拉伸性能和持久力学性能均高于DZ125合金。采用该合金生产铸造实心和空心零件，具有60％以上的成品率。
实施例4：
镍基高温合金的组成及质量百分数为：C 0.12，Cr 8.2，Co 9.9，W 6.9，Mo 1.8，Al5.2，Ti 2.1，Ta 3.8，B 0.008，Fe≤0.1，Zr≤0.01，Si≤0.1，Mn≤0.1，P≤0.001，S≤0.001，O≤0.001，N≤0.001，Pb≤0.0005，Sb≤0.001，As≤0.001，Sn≤0.001，Bi≤0.00005，Ag≤0.0005，Ni余量。
该合金拉伸性能和持久力学性能均高于DZ125合金。采用该合金生产铸造实心和空心零件，具有60％以上的成品率。
实施例5：
镍基高温合金的组成及质量百分数为：C 0.12，Cr 9.8，Co 10.5，W 6.8，Mo 2.1，Al 4.5，Ti 2.0，Ta 4.0，B 0.009，Fe≤0.1，Zr≤0.01，Si≤0.1，Mn≤0.1，P≤0.001，S≤0.001，O≤0.001，N≤0.001，Pb≤0.0005，Sb≤0.001，As≤0.001，Sn≤0.001，Bi≤0.00005，Ag≤0.0005，Ni余量。
该合金拉伸性能和持久力学性能均高于DZ125合金。采用该合金生产铸造实心和空心零件，具有60％以上的成品率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种镍基高温合金，其特征在于，所述镍基高温合金的组成及质量百分数为：C0.08-0.14，Cr 8.2-9.8，Co 9.2-10.8，W 6.2-7.8，Mo 1.5-2.5，Al 4.3-5.3，Ti 2.0-2.3，Ta 3.3-4.0，B 0.008-0.01，Ni余量。
2.按照权利要求1所述镍基高温合金，其特征在于，所述合金中微量元素及杂质符合如下要求，质量百分数：Fe≤0.1，Zr≤0.01，Si≤0.1，Mn≤0.1，P≤0.001，S≤0.001，O≤0.001，N≤0.001，Pb≤0.0005，Sb≤0.001，As≤0.001，Sn≤0.001，Bi≤0.00005，Ag≤0.0005。
3.按照权利要求1或2所述镍基高温合金，其特征在于，所述镍基高温合金的组成及质量百分数为：C 0.12-0.14，Cr 8.2-8.8，Co 9.2-9.8，W 6.2-7.2，Mo 1.5-1.8，Al 4.3-5.3，Ti 2.0-2.3，Ta 3.6-4.0，B 0.008-0.01，Fe≤0.1，Zr≤0.01，Si≤0.1，Mn≤0.1，P≤0.001，S≤0.001，O≤0.001，N≤0.001，Pb≤0.0005，Sb≤0.001，As≤0.001，Sn≤0.001，Bi≤0.00005，Ag≤0.0005，Ni余量。
4.一种权利要求1所述镍基高温合金的热处理工艺，其特征在于：合金采用真空熔炼制备，热处理工艺为：1220±10℃×2h/AC+1080±10℃×4h/AC+900±10℃×16h/AC，AC-冲氩气冷却。
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