CN106191527B - 镍基合金与由合金形成的物品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种镍基合金，包括：7wt％～8wt％的钴；6.75wt％～7.25wt％的铬；6.25wt％～6.55wt％的铝；3.8wt％～4.2wt％的钽；5.25wt％～6.75wt％的钨；0.3wt％～0.7wt％的钼；1.1wt％～1.5wt％的铌；0.12wt％～0.18wt％的铪；2.35wt％～2.75wt％的铼；0.04wt％～0.06wt％的碳；0.003wt％～0.005wt％的硼；余量的镍。本申请通过平衡各强化元素W、Mo、Ta、Al、Co等元素在合金中的含量，并降W含量、升Al含量、降Ta含量、升Nb含量，且含Re，使镍基合金密度较低且综合性能较好。

Description

镍基合金与由合金形成的物品
本申请要求于2015年04月20日提交中国专利局、申请号为201510185361.2、发明名称为“镍基合金与由合金形成的物品”的中国专利申请的优先权。
技术领域
本发明涉及合金技术领域，尤其涉及镍基合金与由合金形成的物品。
背景技术
镍基高温合金是以镍为基体在650℃～1000℃范围内具有较高的强度与良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。镍基高温合金是30年代后期开始研制的。随着镍基高温合金应用温度的不断增高，进而要求研制出不同的镍基高温合金。
镍基高温合金是制造燃气涡轮发动机热通道部件的关键材料，目前，以CMSX-2、CMSX-3、DD3为代表的无Re高温合金主要应用在低压涡轮及要求不太高的部分高压涡轮上。随着涡轮进口温度的提高，以CMSX-4、RenéN5、DD6为代表的含Re高温合金成为高压涡轮应用的主流方向。但是此类合金存在密度大、成本高、铸造性能差等问题，且目前国内还没有低密度含Re高温合金的系统研究。CMSX-4、RenéN5与DD6是国内外研究比较成熟的含Re高温合金，其组成如下所示：
CMSX-4镍基高温合金中包括：9.0wt％的Co、6.5wt％的Cr、5.6wt％的Al、6.5wt％的Ta、6.0wt％的W、0.10wt％的Hf、0.05wt％的C、0.004wt％的B、3.0wt％的Re、0.6wt％的Mo、1.0wt％的Ti与余量的Ni。
N5镍基高温合金中包括：7.5wt％的Co、7.0wt％的Cr、6.2wt％的Al、7.0wt％的Ta、5.0wt％的W、0.15wt％的Hf、0.05wt％的C、0.004wt％的B、3.0wt％的Re、1.50wt％的Mo与余量的Ni。
DD6镍基高温合金中包括：9.0wt％的Co、4.3wt％的Cr、5.6wt％的Al、7.5wt％的Ta、8.0wt％的W、0.10wt％的Hf、0.5wt％的Nb、0.05wt％的C、0.004wt％的B、2.0wt％的Re、2.00wt％的Mo与余量的Ni。
由于上述镍基高温合金的密度较高，而增加了上述镍基高温合金的成本，且限制了其应用。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种镍基合金以及由此形成的制造物品，本申请的含铼镍基高温合金具有较低的密度。
有鉴于此，本申请提供了了一种镍基合金，包括：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
5.25wt％～6.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
优选的，包括6.9wt％～7.1wt％的铬。
优选的，包括3.9wt％～4.1wt％的钽。
优选的，包括2.4wt％～2.6wt％的铼。
优选的，包括0.13wt％～0.16wt％的铪。
优选的，包括0.45wt％～0.6wt％的钼。
优选的，包括1.25wt％～1.45wt％的铌。
本申请提供了一种镍基合金，包括：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
5.25wt％～5.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
优选的，包括6.9wt％～7.1wt％的铬。
优选的，包括3.9wt％～4.1wt％的钽。
优选的，包括2.4wt％～2.6wt％的铼。
优选的，包括0.13wt％～0.16wt％的铪。
优选的，包括0.45wt％～0.6wt％的钼。
优选的，包括1.25wt％～1.45wt％的铌。
优选的，包括5.4wt％～5.6wt％的钨。
本申请提供了一种镍基合金，包括：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
6.25wt％～6.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
优选的，包括6.9wt％～7.1wt％的铬。
优选的，包括3.9wt％～4.1wt％的钽。
优选的，包括2.4wt％～2.6wt％的铼。
优选的，包括0.13wt％～0.16wt％的铪。
优选的，包括0.45wt％～0.6wt％的钼。
优选的，包括1.25wt％～1.45wt％的铌。
优选的，包括6.3wt％～6.6wt％的钨。
本申请提供了一种镍基合金，包括：
7.5wt％的钴；
7.0wt％的铬；
6.4wt％的铝；
4.0wt％的钽；
5.5wt％的钨；
0.5wt％的钼；
1.3wt％的铌；
0.15wt％的铪；
2.6wt％的铼；
0.05wt％的碳；
0.004wt％的硼；
余量的镍。
本申请还提供了一种镍基合金，包括：
7.5wt％的钴；
7.0wt％的铬；
6.4wt％的铝；
4.0wt％的钽；
6.5wt％的钨；
0.5wt％的钼；
1.3wt％的铌；
0.15wt％的铪；
2.6wt％的铼；
0.05wt％的碳；
0.004wt％的硼；
余量的镍。
本申请还提供了一种制造物品，所述物品应用于燃气发动机热通道部件，由包括以下元素的合金形成：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
5.25wt％～6.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
本申请还提供了一种制造物品，所述物品应用于燃气发动机热通道部件，由包括以下元素的合金形成：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
5.25wt％～5.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
本申请还提供了一种制造物品，所述物品应用于燃气发动机热通道部件，由包括以下元素的合金形成：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
6.25wt％～6.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
本申请还提供了一种制造物品，所述物品应用于燃气发动机热通道部件，由包括以下元素的合金形成：
7.5wt％的钴；
7.0wt％的铬；
6.4wt％的铝；
4.0wt％的钽；
5.5wt％的钨；
0.5wt％的钼；
1.3wt％的铌；
0.15wt％的铪；
2.6wt％的铼；
0.05wt％的碳；
0.004wt％的硼；
余量的镍。
本申请还提供了一种制造物品，所述物品应用于燃气发动机热通道部件，由包括以下元素的合金形成：
7.5wt％的钴；
7.0wt％的铬；
6.4wt％的铝；
4.0wt％的钽；
6.5wt％的钨；
0.5wt％的钼；
1.3wt％的铌；
0.15wt％的铪；
2.6wt％的铼；
0.05wt％的碳；
0.004wt％的硼；
余量的镍。
本申请提供了一种镍基合金，包括：7wt％～8wt％的钴；6.75wt％～7.25wt％的铬；6.25wt％～6.55wt％的铝；3.8wt％～4.2wt％的钽；5.25wt％～6.75wt％的钨；0.3wt％～0.7wt％的钼；1.1wt％～1.5wt％的铌；0.12wt％～0.18wt％的铪；2.35wt％～2.75wt％的铼；0.04wt％～0.06wt％的碳；0.003wt％～0.005wt％的硼；余量的镍。
本申请还提供了一种镍基合金，包括：7wt％～8wt％的钴；6.75wt％～7.25wt％的铬；6.25wt％～6.55wt％的铝；3.8wt％～4.2wt％的钽；5.25wt％～5.75wt％的钨；0.3wt％～0.7wt％的钼；1.1wt％～1.5wt％的铌；0.12wt％～0.18wt％的铪；2.35wt％～2.75wt％的铼；0.04wt％～0.06wt％的碳；0.003wt％～0.005wt％的硼；余量的镍。
本申请还提供了一种镍基合金，包括：7wt％～8wt％的钴；6.75wt％～7.25wt％的铬；6.25wt％～6.55wt％的铝；3.8wt％～4.2wt％的钽；6.25wt％～6.75wt％的钨；0.3wt％～0.7wt％的钼；1.1wt％～1.5wt％的铌；0.12wt％～0.18wt％的铪；2.35wt％～2.75wt％的铼；0.04wt％～0.06wt％的碳；0.003wt％～0.005wt％的硼；余量的镍。本申请提供了的镍基合金中含有Re，并通过升高钨的含量，降低铝的含量，降低钽的含量，升高铌的含量来降低镍基高温合金的密度，并且保证了合金的力学性能。
附图说明
图1为元素含量对合金密度影响的曲线图；
图2为元素含量对合金强化相γ'含量影响的曲线图；
图3为元素含量对合金强化相γ'完全溶解温度影响的曲线图；
图4为元素含量对合金热处理窗口影响的曲线图；
图5为本发明实施例的镍基合金的密度与现有技术镍基合金密度的对比柱形图；
图6为本发明实施例的镍基合金初熔温度与现有技术镍基高温合金初熔温度的对比柱形图；
图7为本发明实施例的镍基合金中强化相γ＇的固溶温度与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；
图8为本发明实施例的镍基合金糊状区区间大小与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；
图9为本发明实施例的镍基合金强化相γ＇的最高含量与现有技术镍基高温合金的对比柱形图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种镍基合金，包括：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
5.25wt％～6.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
镍基高温合金包括三种基本强化手段，即固溶强化、析出相强化与晶界强化。其中Co、Cr、Mo与W等元素具有固溶强化作用，Al、Ti、Nb与Ta等元素具有析出相强化作用，C、B与Zr等元素具有晶界强化等作用。本申请通过合理设计合金的成分，使合金达到的最佳的强化效果，而使本申请的镍基高温合金具有较高的承温能力，抗氧化性能与抗热腐蚀性能优良，还具有良好的组织稳定性与铸造性能。
Co与Ni可以形成连续置换固溶体而变成(Ni，Co)3(Al，Ti)，强化γ'相，从而提高合金的高温性能。高的Co含量可使合金拥有高的强度和抗蠕变性能，且提高γ'相固溶温度，提高热处理工艺的灵活性，尽可能减少热诱导孔洞的产生；但是Co含量过高则出现HCP-D024结构的Ni3Ti相，该相的存在会使强度下降，Ni3Ti相本身无硬化作用而且要消耗一部分γ'相。经过调整，本申请所述钴的含量为7wt％～8wt％。在另一个实施方案中，所述钴的含量优选为7.2wt％～7.8wt％。
Cr在镍基高温合金中主要是增加抗氧化和耐蚀能力。Cr与Ni形成具有一定溶解度的有限固溶体，主要固溶强化γ基体，过多的Cr降低合金的高温强度，且高温下Cr容易形成有害相σ相。在一个实施方案中，所述铬的含量为6.75wt％～7.25wt％，在另一实施方案中，所述铬的含量为6.9wt％～7.1wt％。
W是镍基粉末高温合金中重要的固溶强化元素，其在γ基体相中有较大的固溶度，将引起γ相的点阵常数和弹性模量有大的变化，对固溶体起强化效果。但过高的W能够促进TCP相形成。本申请中所述钨的含量为5.25wt％～6.75wt％，在一个具体实施方案中，所述钨的含量为5.3wt％～6.6wt％，在一个具体实施方式中，所述钨的含量为5.45wt％～5.55wt％。
Al是对γ'相影响最大的合金元素，其γ'相为Ni3Al。在一个具体实施例中，所述Al的含量为6.25wt％～6.55wt％。在一个具体实施方案中，所述Al的含量为6.30wt％～6.50wt％。在一个具体实施方案中，所述Al的含量为6.35wt％～6.45wt％。
Nb进入γ'相，提高γ'相的溶解度和延缓γ'相的聚集长大过程，从而提高合金的高温强度。在一个具体实施方案中，所述Nb的含量为1.1wt％～1.5wt％。在一个具体实施方案中，所述Nb的含量为1.25wt％～1.40wt％。
由于Ta的原子半径较大，因此加入合金中可明显增加γ'相的点阵常数，提高γ'相的强化效果。加入Ta，既不影响合金塑性，还可提高合金的抗蠕变强度，最重要的是可明显降低704℃的保时疲劳裂纹扩展速率。本申请中所述钽的含量为3.8wt％～4.2wt％，在一个具体实施方案中，所述钽的含量为3.9wt％～4.1wt％；在一个具体实施方案中，所述钽的含量为3.95wt％～4.05wt％。
Mo是镍基粉末高温合金中重要的固溶强化元素，其在γ基体相中有较大的固溶度，将引起γ相的点阵常数和弹性模量有大的变化，对固溶体起强化效果。但过高的Mo能够促进TCP相形成。在一个具体实施方案中，所述Mo的含量为0.3wt％～0.7wt％，在一个具体实施方案中，所述Mo的含量为0.45wt％～0.6wt％。
本申请中Hf的含量为0.12wt％～0.18wt％，在一个具体实施方案中，所述Hf的含量为0.13wt％～0.16wt％，在一个具体实施方案中，所述Hf的含量为0.14wt％～0.15wt％。
C与B这些晶界微量元素偏聚到晶界处可提高晶间结合力，强化晶界，从而提高合金的蠕变强度、塑性和低周循环疲劳寿命。但是当这些元素添加过量时，则促进碳(硼)化物的析出，合金的上述性能并没有得到进一步提高。本申请所述碳的含量为0.04wt％～0.06wt％，所述硼的含量为0.003wt％～0.005wt％。
本申请还提供了一个具体实施方案，所述镍基合金包括：7wt％～8wt％的钴；6.75wt％～7.25wt％的铬；6.25wt％～6.55wt％的铝；3.8wt％～4.2wt％的钽；5.25wt％～5.75wt％的钨；0.3wt％～0.7wt％的钼；1.1wt％～1.5wt％的铌；0.12wt％～0.18wt％的铪；2.35wt％～2.75wt％的铼；0.04wt％～0.06wt％的碳；0.003wt％～0.005wt％的硼；余量的镍。
对于此种镍基合金，其中合金元素的优选范围与上述镍基合金的合金元素的优选范围相同，只是W的含量在一个具体实施方案中，W的含量为5.4wt％～5.6wt％。
本申请还提供了一个具体实施方案，所述镍基合金包括：7wt％～8wt％的钴；6.75wt％～7.25wt％的铬；6.25wt％～6.55wt％的铝；3.8wt％～4.2wt％的钽；6.25wt％～6.75wt％的钨；0.3wt％～0.7wt％的钼；1.1wt％～1.5wt％的铌；0.12wt％～0.18wt％的铪；2.35wt％～2.75wt％的铼；0.04wt％～0.06wt％的碳；0.003wt％～0.005wt％的硼；余量的镍。
对于此种镍基合金，其中合金元素的优选范围与上述镍基合金的合金元素的优选范围相同，只是W的含量在一个具体实施方案中，W的含量为6.3wt％～6.6wt％。
本申请还提供了一种镍基合金，包括：7.5wt％的钴；7.0wt％的铬；6.4wt％的铝；4.0wt％的钽；5.5wt％的钨；0.5wt％的钼；1.3wt％的铌；0.15wt％的铪；2.6wt％的铼；0.05wt％的碳；0.004wt％的硼；余量的镍。
本申请还提供了一种镍基合金，包括：7.5wt％的钴；7.0wt％的铬；6.4wt％的铝；4.0wt％的钽；6.5wt％的钨；0.5wt％的钼；1.3wt％的铌；0.15wt％的铪；2.6wt％的铼；0.05wt％的碳；0.004wt％的硼；余量的镍。
本申请主要通过降低W的含量，升高Al的含量，降低Ta的含量，升高Nb的含量来降低合金的密度，以保证合金的力学性能。如图1所示，图1为元素含量对合金密度影响的曲线图，根据图1可知，升高Al含量，降低W含量，降低Ta含量，升高Nb含量，合金的密度显著降低。如图2、3、4所示，图2为元素含量对合金强化相γ'含量影响的曲线图，图3为元素含量对合金强化相γ'完全溶解温度影响的曲线图，图4为元素含量对合金热处理窗口影响的曲线图，根据图2、3、4可知，升高Al含量，降低W含量，强化相γ'含量升高，热稳定性升高，热处理窗口大小有稍微降低，降低Ta含量，升高Nb含量，强化相γ'含量升高，热稳定性稍微降低，热处理窗口大小变大。
本申请所述镍基合金是由铸造的方式得到的，即制备具有上述组分的镍基合金铸锭，所述镍基合金铸锭的制备方法按照本领域技术人员熟知的方式进行。
镍基高温合金可加工成燃气涡轮发动机旋转叶片(动叶)、非旋转叶片(静叶)，可通过多种不同的方法制备涡轮机部件，例如粉末冶金法(制粉、热等静压、等温锻等)、铸锭随后定向凝固、熔模铸造、铸锭随后热机械处理、近终型铸造、化学气相沉积、物理气相沉积等。本申请由镍基合金制造的物品优选采用铸锭，随后定向凝固和熔模铸造。在铸造过程中将熔融的金属倒入模中，以制造所需的形状。通常用熔模铸造制造不能由通常制造方法制造的部件，如具有复杂形状的涡轮叶片。模的制造方法是采用蜡或能够熔化的其他材料制造模型，即将蜡模型浸入耐火泥浆，将其干燥，并重复浸入浆中和干燥这一过程，直至达到坚固厚度；之后，将整个模型放入烘箱中，并使蜡熔化。这就产生了能够用熔融的镍基合金填充的模。浇铸前，将模预热以去除残余的蜡，并使粘合剂硬化；优选的方案是在真空中浇铸，铸造后经过不同的热处理，使强度最佳并提高抗蠕变性能。
根据本发明的实施方案，本申请所述镍基合金的形成方式为制造物品，所述物品可应用于燃气发动机组件，具体地应用于燃气发动机热通道部件。本申请所述制造的物品的镍基合金包括：7wt％～8wt％的钴；6.75wt％～7.25wt％的铬；6.25wt％～6.55wt％的铝；3.8wt％～4.2wt％的钽；5.25wt％～6.75wt％的钨；0.3wt％～0.7wt％的钼；1.1wt％～1.5wt％的铌；0.12wt％～0.18wt％的铪；2.35wt％～2.75wt％的铼；0.04wt％～0.06wt％的碳；0.003wt％～0.005wt％的硼；余量的镍。
根据本申请的另一实施方案，其中本发明的形式为一种制造的物品，所述镍基合金包括：7wt％～8wt％的钴；6.75wt％～7.25wt％的铬；6.25wt％～6.55wt％的铝；3.8wt％～4.2wt％的钽；5.25wt％～5.75wt％的钨；0.3wt％～0.7wt％的钼；1.1wt％～1.5wt％的铌；0.12wt％～0.18wt％的铪；2.35wt％～2.75wt％的铼；0.04wt％～0.06wt％的碳；0.003wt％～0.005wt％的硼；余量的镍。
根据本申请的另一实施方案，其中本发明的形式为一种制造的物品，所述镍基合金包括：7wt％～8wt％的钴；6.75wt％～7.25wt％的铬；6.25wt％～6.55wt％的铝；3.8wt％～4.2wt％的钽；6.25wt％～6.75wt％的钨；0.3wt％～0.7wt％的钼；1.1wt％～1.5wt％的铌；0.12wt％～0.18wt％的铪；2.35wt％～2.75wt％的铼；0.04wt％～0.06wt％的碳；0.003wt％～0.005wt％的硼；余量的镍。
根据本申请的另一实施方案，其中本发明的形式为一种制造的物品，所述镍基合金包括：7.5wt％的钴；7.0wt％的铬；6.4wt％的铝；4.0wt％的钽；5.5wt％的钨；0.5wt％的钼；1.3wt％的铌；0.15wt％的铪；2.6wt％的铼；0.05wt％的碳；0.004wt％的硼；余量的镍。
根据本申请的另一实施方案，其中本发明的形式为一种制造的物品，所述镍基合金包括：7.5wt％的钴；7.0wt％的铬；6.4wt％的铝；4.0wt％的钽；6.5wt％的钨；0.5wt％的钼；1.3wt％的铌；0.15wt％的铪；2.6wt％的铼；0.05wt％的碳；0.004wt％的硼；余量的镍。
本申请上述制造物品是通过铸造的方法形成的，所述方法包括以下步骤：(1)制备具有上述组分的铸锭；(2)重熔铸锭并将其铸造成为具有特定形状与大小的物品；(3)采用适当的热处理工艺对所述物品进行热处理。
本申请提供的镍基高温合金中含Re，通过Al、Nb的含量相对提高，Ta与W的含量降低，使合金的密度降低，并保证了合金的力学性能，并通过调整合金元素的含量，使镍基合金具有密度低、成本低、微观组织结构稳定性、力学性能和加工性能优异。实验结果表明，本申请提供的镍基高温合金的密度比现有的含铼镍基合金均低。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的镍基高温合金进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
制备镍基高温合金铸锭，其组成如表1所示，本实施例的镍基合金铸锭计为合金1。将本实施方案提供的镍基合金与现有技术的镍基合金性能进行对比，如图5、图6、图7、图8、图9所示；现有技术的镍基合金也是通过铸造的方式得到的。图5为本实施例的镍基合金密度与现有技术镍基合金密度对比柱形图；图6为本实施例的镍基合金初熔温度与现有技术镍基高温合金初熔温度的对比柱形图；图7为本实施例的镍基合金中强化相γ＇的固溶温度与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；图8为本实施例的镍基合金糊状区区间大小与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；图9为本实施例的镍基合金强化相γ＇的最高含量与现有技术镍基高温合金的对比柱形图。
实施例2
制备镍基高温合金铸锭，其组成如表1所示，本实施例的镍基合金铸锭计为合金2。将本实施方案提供的镍基合金与现有技术的镍基合金性能进行对比，如图5、图6、图7、图8、图9所示；现有技术的镍基合金也是通过铸造的方式得到的。图5为本实施例的镍基合金密度与现有技术镍基合金密度对比柱形图；图6为本实施例的镍基合金初熔温度与现有技术镍基高温合金初熔温度的对比柱形图；图7为本实施例的镍基合金中强化相γ＇的固溶温度与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；图8为本实施例的镍基合金糊状区区间大小与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；图9为本实施例的镍基合金强化相γ＇的最高含量与现有技术镍基高温合金的对比柱形图。
实施例3
制备镍基高温合金铸锭，其组成如表1所示，本实施例的镍基合金铸锭计为合金3。将本实施方案提供的镍基合金与现有技术的镍基合金性能进行对比，如图5、图6、图7、图8、图9所示；现有技术的镍基合金也是通过铸造的方式得到的。图5为本实施例的镍基合金密度与现有技术镍基合金密度对比柱形图；图6为本实施例的镍基合金初熔温度与现有技术镍基高温合金初熔温度的对比柱形图；图7为本实施例的镍基合金中强化相γ＇的固溶温度与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；图8为本实施例的镍基合金糊状区区间大小与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；图9为本实施例的镍基合金强化相γ＇的最高含量与现有技术镍基高温合金的对比柱形图。
实施例4
制备镍基高温合金铸锭，其组成如表1所示，本实施例的镍基合金铸锭计为合金4。将本实施方案提供的镍基合金与现有技术的镍基合金性能进行对比，如图5、图6、图7、图8、图9所示；现有技术的镍基合金也是通过铸造的方式得到的。图5为本实施例的镍基合金密度与现有技术镍基合金密度对比柱形图；图6为本实施例的镍基合金初熔温度与现有技术镍基高温合金初熔温度的对比柱形图；图7为本实施例的镍基合金中强化相γ＇的固溶温度与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；图8为本实施例的镍基合金糊状区区间大小与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；图9为本实施例的镍基合金强化相γ＇的最高含量与现有技术镍基高温合金的对比柱形图。
实施例5
制备镍基高温合金铸锭，其组成如表1所示，本实施例的镍基合金铸锭计为合金5。将本实施方案提供的镍基合金与现有技术的镍基合金性能进行对比，如图5、图6、图7、图8、图9所示；现有技术的镍基合金也是通过铸造的方式得到的。图5为本实施例的镍基合金密度与现有技术镍基合金密度对比柱形图；图6为本实施例的镍基合金初熔温度与现有技术镍基高温合金初熔温度的对比柱形图；图7为本实施例的镍基合金中强化相γ＇的固溶温度与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；图8为本实施例的镍基合金糊状区区间大小与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；图9为本实施例的镍基合金强化相γ＇的最高含量与现有技术镍基高温合金的对比柱形图。
实施例6
制备镍基高温合金铸锭，其组成如表1所示，本实施例的镍基合金铸锭计为合金6。将本实施方案提供的镍基合金与现有技术的镍基合金性能进行对比，如图5、图6、图7、图8、图9所示；现有技术的镍基合金也是通过铸造的方式得到的。图5为本实施例的镍基合金密度与现有技术镍基合金密度对比柱形图；图6为本实施例的镍基合金初熔温度与现有技术镍基高温合金初熔温度的对比柱形图；图7为本实施例的镍基合金中强化相γ＇的固溶温度与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；图8为本实施例的镍基合金糊状区区间大小与现有技术镍基高温合金的对比柱形图；图9为本实施例的镍基合金强化相γ＇的最高含量与现有技术镍基高温合金的对比柱形图。
根据图5可知，本发明的镍基合金的密度与现有的镍基高温合金都低；根据图6可知，合金2，合金5的初熔温度比国内外的含Re高温合金都高；合金1与CMSX-4相当，比N5高；合金4与N5相当；高的合金初熔温度通常代表更高的使用温度，可以使合金通过充分的固溶热处理从而得到高的蠕变强度；根据图7可知，所有合金中强化相γ＇的热稳定性都比CMSX-4高，合金1与N5相当，合金3、4、6都比N5高；根据图8可知，合金2、5与DD6相当；合金3、6与N5相当，合金1、4介于两者之间，糊状区越小越有利于单晶生长；根据图9可知，合金中强化相γ＇的最高含量都比DD6要高。
实施例7
一种镍基高温合金铸锭，其组成如表1所示。
实施例8
一种镍基高温合金铸锭，其组成如表1所示。
实施例9
一种镍基高温合金铸锭，其组成如表1所示。
表1 实施例1～9镍基合金铸锭的成分数据表
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (30)

1.一种镍基合金，由以下组分组成：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
5.25wt％～6.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
2.根据权利要求1所述的镍基合金，其特征在于，包括6.9wt％～7.1wt％的铬。
3.根据权利要求1所述的镍基合金，其特征在于，包括3.9wt％～4.1wt％的钽。
4.根据权利要求1所述的镍基合金，其特征在于，包括2.4wt％～2.6wt％的铼。
5.根据权利要求1所述的镍基合金，其特征在于，包括0.13wt％～0.16wt％的铪。
6.根据权利要求1所述的镍基合金，其特征在于，包括0.45wt％～0.6wt％的钼。
7.根据权利要求1所述的镍基合金，其特征在于，包括1.25wt％～1.45wt％的铌。
8.一种镍基合金，由以下组分组成：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
5.25wt％～5.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
9.根据权利要求8所述的镍基合金，其特征在于，包括6.9wt％～7.1wt％的铬。
10.根据权利要求8所述的镍基合金，其特征在于，包括3.9wt％～4.1wt％的钽。
11.根据权利要求8所述的镍基合金，其特征在于，包括2.4wt％～2.6wt％的铼。
12.根据权利要求8所述的镍基合金，其特征在于，包括0.13wt％～0.16wt％的铪。
13.根据权利要求8所述的镍基合金，其特征在于，包括0.45wt％～0.6wt％的钼。
14.根据权利要求8所述的镍基合金，其特征在于，包括1.25wt％～1.45wt％的铌。
15.根据权利要求8所述的镍基合金，其特征在于，包括5.4wt％～5.6wt％的钨。
16.一种镍基合金，由以下组分组成：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
6.25wt％～6.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
17.根据权利要求16所述的镍基合金，其特征在于，包括6.9wt％～7.1wt％的铬。
18.根据权利要求16所述的镍基合金，其特征在于，包括3.9wt％～4.1wt％的钽。
19.根据权利要求16所述的镍基合金，其特征在于，包括2.4wt％～2.6wt％的铼。
20.根据权利要求16所述的镍基合金，其特征在于，包括0.13wt％～0.16wt％的铪。
21.根据权利要求16所述的镍基合金，其特征在于，包括0.45wt％～0.6wt％的钼。
22.根据权利要求16所述的镍基合金，其特征在于，包括1.25wt％～1.45wt％的铌。
23.根据权利要求16所述的镍基合金，其特征在于，包括6.3wt％～6.6wt％的钨。
24.一种镍基合金，由以下组分组成：
7.5wt％的钴；
7.0wt％的铬；
6.4wt％的铝；
4.0wt％的钽；
5.5wt％的钨；
0.5wt％的钼；
1.3wt％的铌；
0.15wt％的铪；
2.6wt％的铼；
0.05wt％的碳；
0.004wt％的硼；
余量的镍。
25.一种镍基合金，由以下组分组成：
7.5wt％的钴；
7.0wt％的铬；
6.4wt％的铝；
4.0wt％的钽；
6.5wt％的钨；
0.5wt％的钼；
1.3wt％的铌；
0.15wt％的铪；
2.6wt％的铼；
0.05wt％的碳；
0.004wt％的硼；
余量的镍。
26.一种应用于燃气发动机热通道部件的制造物品，由包括以下元素的合金形成：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
5.25wt％～6.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
27.一种应用于燃气发动机热通道部件的制造物品，由包括以下元素的合金形成：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
5.25wt％～5.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
28.一种应用于燃气发动机热通道部件的制造物品，由包括以下元素的合金形成：
7wt％～8wt％的钴；
6.75wt％～7.25wt％的铬；
6.25wt％～6.55wt％的铝；
3.8wt％～4.2wt％的钽；
6.25wt％～6.75wt％的钨；
0.3wt％～0.7wt％的钼；
1.1wt％～1.5wt％的铌；
0.12wt％～0.18wt％的铪；
2.35wt％～2.75wt％的铼；
0.04wt％～0.06wt％的碳；
0.003wt％～0.005wt％的硼；
余量的镍。
29.一种应用于燃气发动机热通道部件的制造物品，由包括以下元素的合金形成：
7.5wt％的钴；
7.0wt％的铬；
6.4wt％的铝；
4.0wt％的钽；
5.5wt％的钨；
0.5wt％的钼；
1.3wt％的铌；
0.15wt％的铪；
2.6wt％的铼；
0.05wt％的碳；
0.004wt％的硼；
余量的镍。
30.一种应用于燃气发动机热通道部件的制造物品，由包括以下元素的合金形成：
7.5wt％的钴；
7.0wt％的铬；
6.4wt％的铝；
4.0wt％的钽；
6.5wt％的钨；
0.5wt％的钼；
1.3wt％的铌；
0.15wt％的铪；
2.6wt％的铼；
0.05wt％的碳；
0.004wt％的硼；
余量的镍。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03219037A (ja) * 1989-10-03 1991-09-26 Taiji Nishizawa Ｎｉ基形状記憶合金およびその製造方法
US6454885B1 (en) * 2000-12-15 2002-09-24 Rolls-Royce Corporation Nickel diffusion braze alloy and method for repair of superalloys
JP5467306B2 (ja) * 2008-06-26 2014-04-09 独立行政法人物質・材料研究機構 Ｎｉ基単結晶超合金とこれを基材とする合金部材
JP6267890B2 (ja) * 2013-08-07 2018-01-24 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Ｎｉ基鋳造超合金および該Ｎｉ基鋳造超合金からなる鋳造物

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