CN112458351A

CN112458351A - 高抗压强度的镍钴基高温合金

Info

Publication number: CN112458351A
Application number: CN202011141906.7A
Authority: CN
Inventors: 韩国峰; 尹轶川; 王文宇; 常青; 王晓明; 郭迎春; 任智强; 朱胜; 赵阳; 周超极; 孔祥伟; 高广渊
Original assignee: Academy of Armored Forces of PLA
Current assignee: Academy of Armored Forces of PLA
Priority date: 2020-10-22
Filing date: 2020-10-22
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2040-10-22
Also published as: CN112458351B

Abstract

本发明公开了一种高抗压强度的镍钴基高温合金，化学成分及重量百分比如下：Co为22wt%，Cr为18wt%，Al为12wt%，Y为1wt%，Nb为4wt%，Ta为3wt%，其余为Ni和Hf。本发明的镍钴基高温合金的最大抗压强度为2257～2525MPa，最大抗压应力为6.4～7.7kN，维氏硬度为694～728HV。本发明一方面通过选择合适的合金成分，另一方面通过对各合金成分配比进行优化，尤其是是将Ni和Hf的含量控制在40%，从而能够得到抗压强度高、维氏硬度大的镍钴基高温合金，尤其是本发明所添加的合金成分相对于铂、铑等贵金属价格低廉，成本较低。

Description

高抗压强度的镍钴基高温合金

技术领域

本发明属于高温合金技术领域，具体涉及一种高抗压强度的镍钴基高温合金。

背景技术

高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。高温合金具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度较高，又被称为“超合金”，是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。

按基体元素来分，高温合金又分为铁基、镍基、钴基、镍钴基等高温合金。铁基高温合金使用温度一般只能达到750～780℃，不适合更高温度下使用的耐热部件。

镍基、钴基、镍钴基等高温合金广泛应用于航天航空工业和石油能源行业，是飞机以及工业燃气轮机发展的重要保障，其中NiCoCrAlY沉积层通常作为高温合金的防护层或热障陶瓷层的粘结层，涂层中主要相为γ固溶体相和弥散分布的β-NiAl相，目前使用最为广泛的成分是NiCrAlY四元合金涂层，而添加其他合金元素形成的五元或六元MCrAlY涂层或合金则应用于服役环境更加苛刻的零部件上，例如军民航空发动机的飞机叶片，以及飞机抗压结构零件。

但是现有的合金并不能够完全满足服役要求，而微合金化添加铂、铑或稀土元素改性成本过高，不利于大规模生产，而且并不能够有效的提高镍基高温合金的如硬度和抗压强度等力学性能，同时零件的耐滑动摩损、磨料磨损和抗冲蚀磨损性能也并不突出，严重影响设备的正常运行甚至危及设备的安全。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种高抗压强度的镍钴基高温合金。

实现本发明目的的技术方案是：一种高抗压强度的镍钴基高温合金，化学成分及重量百分比如下：Co为22wt%，Cr为18wt%，Al为12wt%，Y为1wt%，Nb为4wt%，Ta为3wt%，其余为Ni和Hf。

进一步地，所述Hf为3～6wt%；更进一步地，所述Hf为3wt%、4wt%、5wt%或者6wt%。

上述镍钴基高温合金的最大抗压强度为2000～3000MPa，优选为2257～2525MPa。

上述镍钴基高温合金的最大抗压应力为5～10kN，优选为6.4～7.7kN。

上述镍钴基高温合金的维氏硬度为650～750HV，优选为694～728HV。

本发明的高抗压强度的镍钴基高温合金采用真空悬浮熔炼制得，熔炼温度为2660℃～2680℃。

本发明具有的积极效果：本发明一方面通过选择合适的合金成分，另一方面通过对各合金成分配比进行优化，尤其是是将Ni和Hf的含量控制在40%，从而能够得到抗压强度高、维氏硬度大的镍钴基高温合金，尤其是本发明所添加的合金成分相对于铂、铑等贵金属价格低廉，成本较低。

具体实施方式

（实施例1）

本实施例的高抗压强度的镍钴基高温合金化学成分及重量百分比如下：Ni为34wt%，Co为22wt%，Cr为18wt%，Al为12wt%，Y为1wt%，Nb为4wt%，Hf为6wt%，Ta为3wt%。

本发明的高抗压强度的镍钴基高温合金的制备方法如下：按照重量百分比将电解镍、金属钴、金属铬、金属铝、金属钇、金属铌、金属铪以及金属钽加入到真空悬浮熔炼炉内，然后抽真空，接着在2670℃的温度下进行真空悬浮熔炼，熔炼时翻转数次以保证成分均匀减少偏析，最后冷却得到镍钴基高温合金铸锭。

（实施例2～实施例4）

各实施例的镍钴基高温合金与实施例1基本相同，不同之处在于：Ni和Hf的含量，具体见表1。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					Ni	34%	35%	36%	37%
Hf	6%	5%	4%	3%
					最大抗压强度	2260MPa	2352MPa	2257MPa	2525MPa
最大抗压应力	6.409kN	7.024kN	6.808kN	7.619kN
					维氏硬度	694HV	702HV	728HV	722HV

（测试例1）

观察各实施例的镍钴基高温合金的扫描相组织，结果均为：细小的沉淀强化相γ’+较大的固溶强化相β+以及弥散分布的金属间化合物。

（测试例2）

测试各实施例的镍钴基高温合金的最大抗压强度、最大抗压应力以及维氏硬度，结果仍见表1。

Claims

1.一种高抗压强度的镍钴基高温合金，其特征在于化学成分及重量百分比如下：Co为22wt%，Cr为18wt%，Al为12wt%，Y为1wt%，Nb为4wt%，Ta为3wt%，其余为Ni和Hf。

2.根据权利要求1所述的高抗压强度的镍钴基高温合金，其特征在于：所述Hf为3～6wt%。

3.根据权利要求2所述的高抗压强度的镍钴基高温合金，其特征在于：所述Hf为3wt%、4wt%、5wt%或者6wt%。

4.根据权利要求1至3之一所述的高抗压强度的镍钴基高温合金，其特征在于：所述镍钴基高温合金的最大抗压强度为2257～2525MPa。

5.根据权利要求1至3之一所述的高抗压强度的镍钴基高温合金，其特征在于：所述镍钴基高温合金的最大抗压应力为6.4～7.7kN。

6.根据权利要求1至3之一所述的高抗压强度的镍钴基高温合金，其特征在于：所述镍钴基高温合金的显微硬度为694～728HV。