CN115044804B - 一种镍基定向柱晶高温合金及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种镍基定向柱晶高温合金及其制备方法和应用，属于镍基高温合金技术领域。本发明提供的镍基定向柱晶高温合金，包括如下质量百分比的组分：Co12～14％，Cr3～5％，W4～7％，Mo0.5～2.0％，Re3～4％，Al5.5～6.0％，Ta6～9％，Hf0.09～0.2％，C0.05～0.1％，B0.005～0.012％和余量Ni。本发明提供的镍基定向柱晶高温合金通过优化和调整合金化元素的含量，能够有效提高调控合金的凝固特性、碳化物及析出相数量、共晶组织以及改善元素偏析问题，从而使镍基定向柱晶高温合金获得优良的抗蠕变性能。

Description

一种镍基定向柱晶高温合金及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及镍基高温合金技术领域，尤其涉及一种镍基定向柱晶高温合金及其制备方法和应用。
背景技术
镍基定向柱晶高温合金由于优良的高温力学性能，被广泛应用于航空发动机、地面燃气轮机的涡轮叶片和导向叶片等关键热端部件。但是由于定向柱晶高温合金中仍存在平行于晶粒生长方向的晶界，实际服役过程中复杂、多维度的载荷容易造成定向柱晶零部件在晶界位置发生失效。因此，定向柱晶高温合金的晶界强化是合金设计关注的重要内容。
目前，国外定向柱晶高温合金已经发展到第四代，而我国的定向柱晶高温合金大部分还处在第一代。第一代定向柱晶高温合金中，TMD-5已用于发动机一级叶片，GTD111、MGA1400和PWA1422已被制成地面燃气轮机的一级和二级叶片，其耐温能力比普通铸造合金提高了约50℃。第二代定向柱晶合金含有3wt％左右的Re(铼)，其力学性能水平与第一代单晶高温合金相当，承温能力比第一代柱晶高温合金提高了28～35℃。第三代定向柱晶合金TMD-103，其蠕变强度与第二代单晶高温合金CMSX-4相当，且抗氧化性能比CMSX-4合金好。第四代定向柱晶合金TMD-107与第三代柱晶合金TMD-103相比，其蠕变强度和组织稳定性更好，性能水平与第三代单晶高温合金相当。
在以上镍基柱晶高温合金逐代更替的过程中，合金成分发展的特点之一是难熔元素Re(铼)的加入量增加有效提高了镍基高温合金的高温抗蠕变性能。这是由于难熔元素Re降低了元素扩散、延缓了γ′相长大，有效地阻碍了位错运动，提高了固溶强化效果，从而提高了合金的高温蠕变性能。但是，难熔元素Re密度大、熔点高、扩散慢，导致了严重枝晶偏析和凝固组织缺陷等。因此，一味通过添加较高含量的Re(铼)以获得较高抗蠕变性能会大大降低合金的力学性能。进而，镍基定向柱晶高温合金的高温抗蠕变性能的进一步提升成为了本领域技术人员共同面临的难题。
因此，亟需提供一种镍基定向柱晶高温合金，使其具有优良的高温抗蠕变性能，能够在航空发动机、地面燃气轮机的涡轮叶片和导向叶片等关键热端部件具有更好的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镍基定向柱晶高温合金及其制备方法和应用，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金具有高的抗蠕变性能，工作温度高且蠕变寿命长。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种镍基定向柱晶高温合金，包括如下质量百分比的组分：Co 12～14％，Cr 3～5％，W 4～7％，Mo 0.5～2.0％，Re 3～4％，Al 5.5～6.0％，Ta 6～9％，Hf0.09～0.2％，C 0.05～0.1％，B 0.005～0.012％和余量Ni。
优选地，所述镍基定向柱晶高温合金包括如下质量百分比的组分：Co 12.5～13.5％，Cr 3.5～4.5％，W 4.5～6.5％，Mo 1～1.7％，Re 3.2～3.96％，Al 5.6～5.8％，Ta6.5～8.5％，Hf0.1～0.15％，C 0.06～0.09％，B 0.007～0.012％和余量Ni。
优选地，所述镍基定向柱晶高温合金包括如下质量百分比的组分：Co 13.4～13.5％，Cr 3.98～4.05％，W 5.5～5.62％，Mo 1.51～1.52％，Re 3.9～3.96％，Al 5.57～5.64％，Ta 7.55～7.63％，Hf 0.11～0.12％，C 0.06～0.065％，B 0.007～0.012％和余量Ni。
本发明还提供了上述技术方案所述的镍基定向柱晶高温合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)将合金原料混合后依次进行熔炼、浇铸和定向凝固，得到合金铸锭；
(2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行固溶处理和时效处理，得到镍基定向柱晶高温合金。
优选地，所述步骤(1)中熔炼包括合金原料熔化和熔体过热处理，所述熔体过热处理的温度为1540～1580℃，熔体过热处理的时间为0.5～1.5min。
优选地，所述浇铸的温度为1490～1540℃。
优选地，所述步骤(1)中定向凝固的温度梯度为45～200K/cm；所述定向凝固的抽拉速率为5～7mm/min。
优选地，所述步骤(2)中固溶处理为分步固溶处理；所述分步固溶处理包括依次进行的第一段固溶处理和第二段固溶处理；所述第一段固溶处理的保温温度为1220～1315℃，第一次段固溶处理的保温时间为18～22h；所述第二段固溶处理的保温温度为1320～1350℃，第二段固溶处理的保温时间为14～16h。
优选地，所述步骤(2)中时效处理包括依次进行的一级时效处理和二级时效处理；所述一级时效处理的保温温度为1140～1180℃，一级时效处理的保温时间为3～5h；所述二级时效处理的保温温度为850～870℃，二级时效处理的保温时间为22～24h。
本发明还提供了上述技术方案所述的镍基定向柱晶高温合金或本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的镍基定向柱晶高温合金在发动机或燃气轮机中的应用。
本发明的技术方案提供了一种镍基定向柱晶高温合金，包括如下质量百分比的组分：Co 12～14％，Cr 3～5％，W 4～7％，Mo 0.5～2.0％，Re 3～4％，Al 5.5～6.0％，Ta 6～9％，Hf0.09～0.2％，C 0.05～0.1％，B 0.005～0.012％和余量Ni。本发明通过控制Re元素的含量能够使合金具有较高的固溶强化效果，同时，本发明通过控制C和B元素的含量，能够有效调控合金的凝固特性、碳化物数量、共晶组织以及改善元素偏析问题，从而能够使合金在含有较高的Re元素的条件下避免出现严重枝晶偏析和凝固组织缺陷等问题，并在此基础上使合金获得更优良的高温抗蠕变性能；此外，本发明还通过控制Co、Cr、W、Mo、Al、Ta和Hf这些合金化元素的含量，能够有效调控合金组织中的析出相数量、形貌以及分布情况，从而利用析出强化有效提高合金的高温抗蠕变性能。实验结果表明，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金，其组织中的γ'相立方度高且分布均匀，平均尺寸为0.46～0.52μm，体积为61～72％；晶内析出物占总面积的百分数为0.48～0.76％，晶界析出物占晶界总面积的百分数为9.75～11.3％，沿晶界方向析出物的平均尺寸为1.31～1.72μm；在温度为1050℃且应力为160MPa的条件下，蠕变寿命＞250h
附图说明
图1为本发明实施例2合金铸锭的金相显微图和扫描电镜图；其中图1(a)为400μm比例尺下的金相显微图，图1(b)为10μm比例尺下的扫描电镜图；
图2为本发明实施例2金铸锭的扫描电镜图；其中，图2(a)为30μm比例尺下的扫描电镜图，图2(b)为10μm比例尺下的扫描电镜图；
图3为本发明将实施例2步骤(2)固溶处理完成后得到的固溶态合金的扫描电镜图；其中图3(a)为100μm比例尺下的扫描电镜图，图3(b)为10μm比例尺下的扫描电镜图；
图4为本发明对实施例2步骤(2)固溶处理完成后得到的固溶体组织铸锭的元素偏析测试结果的柱状图；
图5为本发明实施例2最终制备得到的镍基定向柱晶高温合金完成时效处理后的样品扫描电镜图；
图6为本发明实施例2最终制备得到的镍基定向柱晶高温合金完成时效处理后的样品扫描电镜图；
图7为本发明实施例2最终制备得到的镍基定向柱晶高温合金完成时效处理后的样品扫描电镜图；其中，图7(a)为镍基定向柱晶高温合金晶界处碳化物的形貌图，图7(b)为镍基定向柱晶高温合金晶内碳化物的形貌图。
具体实施方式
本发明提供了一种镍基定向柱晶高温合金，包括如下质量百分比的组分：Co 12～14％，Cr 3～5％，W 4～7％，Mo 0.5～2.0％，Re 3～4％，Al 5.5～6.0％，Ta 6～9％，Hf0.09～0.2％，C 0.05～0.1％，B 0.005～0.012％和余量Ni。
按质量百分比计，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金包括Co 12～14％，优选为12.5～13.5％，更优选为13％。本发明通过控制Co含量的范围在上述范围内，以固溶强化的方式有效提高合金的高温抗蠕变性能。
按质量百分比计，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金包括Cr 3～5％，优选为3.5～4.5％，更优选为4％。本发明通过控制Cr含量的范围在上述范围内，以固溶强化的方式有效提高合金的高温抗蠕变性能。
按质量百分比计，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金包括W4～7％，优选为4.5～6.5％，更优选为5～6％。本发明通过控制W含量的范围在上述范围内，以固溶强化的方式有效提高合金的高温抗蠕变性能。
按质量百分比计，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金包括Mo 0.5～2.0％，优选为1～1.7％，更优选为1.2～1.5％。本发明通过控制Mo含量的范围在上述范围内，以固溶强化的方式有效提高合金的高温抗蠕变性能。
按质量百分比计，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金包括Re 3～4％，优选为3.2～3.96％，更优选为3.4～3.8％。本发明通过控制Re含量的范围在上述范围内，能够使合金具有较高的固溶强化效果，从而有效提高合金的高温抗蠕变性能。
按质量百分比计，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金包括Al 5.5～6.0％，优选为5.6～5.8％，更优选为5.7％。本发明通过控制Al含量的范围在上述范围内，能够以析出强化的方式有效提高合金的高温抗蠕变性能。
按质量百分比计，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金包括Ta 6～9％，优选为6.5～8.5％，更优选为7～8％。本发明通过控制Ta含量的范围在上述范围内，能够有效改善镍基定向柱晶高温合金组织中的析出相数量、形貌以及分布情况，从而利用析出强化有效提高合金的高温抗蠕变性能。
按质量百分比计，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金包括Hf 0.09～0.2％，优选为0.1～0.15％，更优选为0.12～0.14％。本发明通过控制Hf含量的范围在上述范围内，能够提高晶界强化效果，有效提高合金的高温抗蠕变性能。
按质量百分比计，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金包括C 0.05～0.1％，优选为0.06～0.09％，更优选为0.07～0.08％。本发明通过控制C元素的含量在上述范围内，能够有效调控合金的凝固特性、碳化物数量、共晶组织以及改善元素偏析问题，从而能够使合金在含有较高的Re元素的条件下避免出现严重枝晶偏析和凝固组织缺陷等问题，并在此基础上使合金获得更优良的高温抗蠕变性能。
按质量百分比计，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金包括B 0.005～0.012％，优选为0.007～0.012％，更优选为0.008～0.011％。本发明通过控制B元素的含量在上述范围内，能够有效调控合金的凝固特性、碳化物数量、共晶组织以及改善元素偏析问题，从而能够使合金在含有较高的Re元素的条件下避免出现严重枝晶偏析和凝固组织缺陷等问题，并在此基础上使合金获得更优良的高温抗蠕变性能。
按质量百分比计，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金还包括余量Ni。
本发明提供的镍基定向柱晶高温合金通过优化和调整合金化元素的含量，能够有效提高调控合金的凝固特性、碳化物及析出相数量、共晶组织以及改善元素偏析问题，细化晶粒尺寸，从而使镍基定向柱晶高温合金获得优良的抗蠕变性能。
本发明还提供了上述技术方案所述的镍基定向柱晶高温合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)将合金原料混合后依次进行熔炼、浇铸和定向凝固，得到合金铸锭；
(2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行固溶处理和时效处理，得到镍基定向柱晶高温合金。
本发明将合金原料混合后依次进行熔炼、浇铸和定向凝固，得到合金铸锭。
在本发明中，所述熔炼、浇铸和定向凝固优选在定向凝固炉中依次进行。
在本发明中，所述熔炼优选包括合金原料熔化和熔体过热处理。
本发明对所述的合金原料的种类和来源没有特殊要求，根据本领域技术常识按照合金组分及其配比进行选择即可。
在本发明中，所述合金原料熔化的温度优选为1150～1250℃，更优选为1200℃。本发明对所述合金原料熔化的时间没有特殊要求，能够保证所有合金原料熔化即可。
在本发明中，所述过热处理的温度优选为1540～1580℃，更优选为1550～1560℃；所述过热处理的时间优选为0.5～1.5min，更优选为1min。本发明通过进行过热处理并控制其参数在上述范围内，能够使熔体中的合金元素在更高的温度下充分扩散至更均匀状态，不仅可改善合金组织中元素偏析问题，而且经过过热处理原子团充分溶解和扩散后消除了熔体微观上的不均匀性，能够使熔体在凝固过程中自发形核，形成晶粒更细小，组织中的枝晶间距显著降低，更有利于合金获得优良的抗蠕变性能。
在本发明中，所述浇铸的温度优选为1490～1540℃，更优选为1500℃。在本发明中，所述定向凝固的温度梯度优选为45～200K/cm，更优选为50～60K/cm；所述定向凝固的抽拉速率优选为5～7mm/min，更优选为6mm/min。本发明通过控制定向凝固的温度梯度和抽拉速率在上述范围内，能够使待凝固熔体获得适宜优良的冷却速率，更改善碳化物和析出相分布，使晶粒细化且组织均匀化。
在本发明中，所述定向凝固的冷却介质优选为循环水；所述循环水的温度优选为室温。本发明通过采用循环数作为冷却介质并控制其水温在上述范围内，能够使熔体获得适宜的冷却速率。
得到合金铸锭后，本发明将所述合金铸锭依次进行固溶处理和时效处理，得到镍基定向柱晶高温合金。
在本发明中，所述固溶处理的氛围优选为氩气；所述氩气的流速优选为0.3L/min,；所述氩气的压强为0.1～0.2个大气压。本发明通过在氩气氛围下进行固溶处理能够避免铸锭表面发生氧化。
在本发明中，所述固溶处理优选包括依次进行的第一段固溶处理和第二段固溶处理；所述第一段固溶处理的保温温度优选为1220～1315℃，第一段固溶处理的保温时间优选为18～22h。在本发明中，所述第一段保温处理优选为分步式固溶处理，更优选为：在1220℃保温1h，再升温至1250℃保温1h，再升温至1280℃保温1h，再升温至1290℃保温1h，再升温至1300℃保温3h，再升温至1310℃保温5h，再升温至1315℃保温8h。
在本发明中，所述第二段固溶处理的保温温度优选为1320～1350℃，更优选为1320℃～1330℃；第二段固溶处理的保温时间优选为14～16h，更优选为15～16h。本发明通过采用上述固溶处理制度并控制其参数在上述范围内，更有利于析出相和粗大碳化物重溶于基体组织中，形成饱和固溶体组织，为后续时效处理做好组织准备。
在本发明中，所述固溶处理完成后的冷却方式优选为空冷至室温。
在本发明中，所述时效处理的氛围优选为氩气；所述氩气的流速优选为0.3L/min；所述氩气的压强为0.1～0.2个大气压。本发明通过在氩气氛围下进行时效处理能够避免铸锭表面发生氧化。
在本发明中，所述时效处理优选包括依次进行的一级时效处理和二级时效处理。
在本发明中，所述一级时效处理的保温温度优选为1140～1180℃，更优选为1150～1160℃；所述一级时效处理的保温时间优选为3～5h，更优选为4h。本发明通过在较高的温度下先进行一级时效处理，能够使组织中的溶质原子获得较高的能量快速聚集形成晶核，更有利于析出相的快速析出，从而有效细化晶粒尺寸，提高合金的抗蠕变性能。
在本发明中，所述一级时效处理完成后的冷却方式优选为空冷至室温。
在本发明中，所述二级时效处理的保温温度优选为850～870℃，更优选为860℃；所述二级时效处理的保温时间优选为22～24h，更优选为24h。本发明通过在较低的温度下进行二级时效处理，可避免析出相的晶核不断长大粗化，保证其充分析出并形成细小晶粒，从而提高合金的抗蠕变性能。
在本发明中，所述二级时效处理完成后的冷却方式优选为空冷至室温。
本发明提供的制备方法能够有效调控合金的凝固特性、碳化物及析出相数量、共晶组织以及改善元素偏析问题，更有利于获得组织均匀、晶粒细小的镍基定向柱晶高温合金，能够使其获得优良的抗蠕变性能；且制备方法简单，参数易控。
本发明还提供了上述技术方案所述的镍基定向柱晶高温合金或本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的镍基定向柱晶高温合金在发动机或燃气轮机中的应用。
本发明将所述镍基定向柱晶高温合金用于发动机或燃气轮机中，能够适应1050℃的高温和160MPa的应力，且能够在上述工作条件下蠕变寿命超过250h。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1～2
本实施例1～2提供的镍基定向柱晶高温合金的各组分及其质量百分比详见表1。
上述实施例1～2所述的镍基定向柱晶高温合金采用相同的制备方法进行制备，具体为如下步骤：
(1)将合金原料混合后依次进行熔炼、过热处理、浇铸和定向凝固，得到合金铸锭；更具体的：熔炼、过热处理和定向凝固在定向凝固炉中依次进行，得到Φ12×18mm的合金铸锭；其中，合金原料按照元素配比进行常规选择后混合再在1200℃下将合金原料充分熔化成熔体，并对熔体进行过热处理，熔体过热温度为1580℃，过热时间1min，降温至1540℃进行浇铸，然后静至5min，设置定向凝固炉的温度梯度为50K/cm，在6mm/min的抽拉速率下抽拉至室温下的循环水中进行定向凝固，冷却后获得合金铸锭。
(2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行固溶处理和时效处理，得到镍基定向柱晶高温合金；更具体的：在一级固溶处理过程中在1220℃保温1h，再升温至1250℃保温1h，再升温至1280℃保温1h，再升温至1290℃保温1h，再升温至1300℃保温3h，再升温至1310℃保温5h，再升温至1315℃保温8h，最后再升温至1320℃/保温16h，空冷至室温；随后进行时效处理，时效处理分为一级时效和二级时效，其中一级时效处理的保温温度为1180℃，保温时间为4h，空冷至室温；二级时效处理的保温温度为870℃，保温时间为24h，空冷至室温。
对比例1
对比例1提供的镍基定向柱晶高温合金为国产常规型号DD6的合金成品，其各组分以及质量百分比详见表1。
表1实施例1～2提供的镍基定向柱晶高温合金的组分及其质量百分比
Co Cr W Mo Re Al Ta Nb Hf C B Ni
对比例1 9.0 4.3 8.0 2.0 2.0 5.6 7.5 0.5 0.10 0.006 - 余量
实施例1 13.5 4.05 5.5 1.52 3.90 5.57 7.63 - 0.12 0.065 0.007 余量
实施例2 13.4 3.98 5.62 1.51 3.96 5.64 7.55 - 0.11 0.060 0.012 余量
将实施例2步骤(1)得到的合金铸锭在距离底端5cm处取样，采用金相显微镜和扫描电镜进行微观组织的观察，观察到的金相显微图和扫描电镜图如图1～2所示。其中，图1为实施例2金铸锭的金相显微图和扫描电镜图，图1(a)为400μm比例尺下的金相显微图，图1(b)为10μm比例尺下的扫描电镜图；图2为实施例2合金铸锭的扫描电镜图，图2(a)为30μm比例尺下的扫描电镜图，图2(b)为10μm比例尺下的扫描电镜图。
由图1～2可知，该合金组织为枝晶状，并且在晶粒之间，还存在着晶界。将一个晶粒内部的枝晶组织放大，会发现有共晶和碳化物存在，碳化物形貌呈汉字体状。
将实施例2步骤(2)固溶处理完成后得到的固溶态合金在距离底端5cm处取样，采用扫描电镜进行微观组织的观察，观察到的扫描电镜图如图3所示，其中图3(a)为100μm比例尺下的扫描电镜图，图3(b)为10μm比例尺下的扫描电镜图。
由图3可以看出，该合金经过固溶处理后，枝晶组织和共晶组织基本消除，组织变得均匀，但仍旧存在亮暗不同的区域，而且还有固溶缩孔和热处理过程中退化的小片状碳化物。
对实施例2步骤(2)固溶处理完成后得到的固溶体组织铸锭采用电子探针(EPMA)方法进行元素偏析测试，测试得到的结果如图4所示。
由图4可以看出，合金经过固溶处理后，Re元素仍旧明显偏析于枝晶干，而其余合金元素的偏析系数基本接近于1。
将实施例2最终制备得到的镍基定向柱晶高温合金的时效后的组织进行扫描电镜观察，观察到的结果如图5所示。
由图5可以看出，经过时效处理后，γ'相立方度更高，分布更加均匀。γ'相尺寸为0.46～0.52μm，体积分数为61～72％。
将实施例2最终制备得到的镍基定向柱晶高温合金的时效后的组织进行扫描电镜观察，并对其中析出物的数量进行测定，观察到的结果如图6所示。
由图6可知，晶内析出物占总面积的百分数为0.48～0.76％，晶界析出物占晶界总面积的百分数为9.75～11.3％，沿晶界方向析出物的平均尺寸为1.31～1.72μm。
将实施例2最终制备得到的镍基定向柱晶高温合金的时效后的组织进行扫描电镜观察，观察到的结果如图7所示。其中，图7(a)为镍基定向柱晶高温合金晶界处碳化物的形貌图，图7(b)为镍基定向柱晶高温合金晶内碳化物的形貌图。
从图7中可以看出，本发明实施例2提供的镍基定向柱晶高温合金经过热处理后，碳化物由铸态的汉字体形状变成了热处理后的球形颗粒状和小片状，有利于提高镍基定向柱晶高温合金的力学性能和抗蠕变性能。
在蠕变实验机上对实施例1～2和对比例1提供的镍基定向柱晶高温合金进行抗蠕变性能的测试，测试结果如图2所示。
实施例1～2和对比例1提供的镍基定向柱晶高温合金进行抗蠕变性能的测试结果
合金 温度(℃) 应力(MPa) 蠕变寿命(h)
对比例1 1070 150 70
实施例1 1050 160 >250
实施例2 1050 160 >290
由表2可以看出，本发明提供的镍基定向柱晶高温合金在温度为1050℃且应力为160MPa的条件下，蠕变寿命＞250h，其抗蠕变性能显著高于对比例1的镍基定向柱晶高温合金。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种镍基定向柱晶高温合金，包括如下质量百分比的组分：Co 12.5～14％，Cr 3～5％，W 4～7％，Mo 0.5～2.0％，Re 3～4％，Al 5.5～6.0％，Ta 6～9％，Hf 0.09～0.2％，C0.05～0.1％，B 0.005～0.012％和余量Ni；
所述的镍基定向柱晶高温合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)将合金原料混合后依次进行熔炼、浇铸和定向凝固，得到合金铸锭；
(2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行固溶处理和时效处理，得到镍基定向柱晶高温合金；
所述步骤(2)中固溶处理包括依次进行的第一段固溶处理和第二段固溶处理；所述第一段固溶处理的保温温度为1220～1315℃，第一次段固溶处理的保温时间为18～22h；所述第二段固溶处理的保温温度为1320～1350℃，第二段固溶处理的保温时间为14～16h；
所述步骤(2)中时效处理包括依次进行的一级时效处理和二级时效处理；所述一级时效处理的保温温度为1140～1180℃，一级时效处理的保温时间为3～5h；所述二级时效处理的保温温度为850～870℃，二级时效处理的保温时间为22～24h。
2.根据权利要求1所述的镍基定向柱晶高温合金，其特征在于，所述镍基定向柱晶高温合金包括如下质量百分比的组分：Co 12.5～13.5％，Cr 3.5～4.5％，W 4.5～6.5％，Mo 1～1.7％，Re 3.2～3.96％，Al 5.6～5.8％，Ta 6.5～8.5％，Hf 0.1～0.15％，C 0.06～0.09％，B 0.007～0.012％和余量Ni。
3.根据权利要求1所述的镍基定向柱晶高温合金，其特征在于，所述镍基定向柱晶高温合金包括如下质量百分比的组分：Co 13.4～13.5％，Cr 3.98～4.05％，W 5.5～5.62％，Mo1.51～1.52％，Re 3.9～3.96％，Al 5.57～5.64％，Ta 7.55～7.63％，Hf 0.11～0.12％，C0.06～0.065％，B 0.007～0.012％和余量Ni。
4.一种如权利要求1～3任意一项所述的镍基定向柱晶高温合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)将合金原料混合后依次进行熔炼、浇铸和定向凝固，得到合金铸锭；
(2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行固溶处理和时效处理，得到镍基定向柱晶高温合金；
所述步骤(2)中固溶处理包括依次进行的第一段固溶处理和第二段固溶处理；所述第一段固溶处理的保温温度为1220～1315℃，第一次段固溶处理的保温时间为18～22h；所述第二段固溶处理的保温温度为1320～1350℃，第二段固溶处理的保温时间为14～16h；
所述步骤(2)中时效处理包括依次进行的一级时效处理和二级时效处理；所述一级时效处理的保温温度为1140～1180℃，一级时效处理的保温时间为3～5h；所述二级时效处理的保温温度为850～870℃，二级时效处理的保温时间为22～24h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中熔炼包括合金原料熔化和熔体过热处理，所述熔体过热处理的温度为1540～1580℃，熔体过热处理的时间为0.5～1.5min。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述浇铸的温度为1490～1540℃。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中定向凝固的温度梯度为45～200K/cm；所述定向凝固的抽拉速率为5～7mm/min。
8.一种如权利要求1～3任意一项所述的镍基定向柱晶高温合金或如权利要求4～7任意一项所述的制备方法制备得到的镍基定向柱晶高温合金在发动机或燃气轮机中的应用。
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