CN115491545B - 一种抗氧化、长寿命镍基高温合金及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高温合金技术领域,具体涉及一种抗氧化、长寿命镍基高温合金及其制备方法和应用。本发明提供的一种抗氧化、长寿命镍基高温合金,包括:C:0.02‑0.09%、Cr:14.00‑17.00%、Co:13.00‑15.00%、Mo:7.50‑9.00%、Al:2.30‑3.40%、Ti:1.20‑1.40%、Nb:0.20‑0.50%、B:0.002‑0.010%、Sc:0.015‑0.035%、Zr:0‑0.05%、W:0‑0.05%、Ce:0.05‑0.15%,余量为镍和不可避免的杂质,以质量百分含量计。该合金具有优异的持久性能、抗高温氧化性能以及室温强度,且没有焊接裂纹形成,有利于应用加工。

Description

一种抗氧化、长寿命镍基高温合金及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高温合金技术领域,具体涉及一种抗氧化、长寿命镍基高温合金及其制备方法和应用。
背景技术
高温合金是航空发动机、火箭发动机、舰艇和工业燃气轮机的关键材料。在先进的航空发动机中,高温合金材料用量占材料总质量的40~60%,在美国航空、航天领域高温合金材料用量更是占材料总质量的85%以上。高温合金已成为国防工业最重要的材料之一,其研制和生产水平已成为一个国家金属材料发展水平的重要标志之一。
最早的高温合金可以追朔到二十世纪二十年代末,人们将少量的Al、Ti加入Ni80-Cr20合金,发现可以显著地提高材料的蠕变强度,从而发展出著名的Nimonic系列合金,自此,高温合金开始随喷气发动机进步而蓬勃发展。在二十世纪三、四十年代,高温合金发展的早期,主要是通过调整合金成分来提高合金的性能。五十年代,随着真空技术的出现,合金中有害杂质和气体元素含量大幅降低,特别是合金成分的精确控制,使高温合金前进了一大步,出现了一大批如Mar-M200、In100和B1900等性能优异的铸造高温合金。进入六十年代后,定向凝固、单晶合金、粉末冶金、机械合金化、陶瓷过滤和等温锻造等,新型工艺的研究促进了高温合金的发展。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的:
镍基高温合金在整个高温合金领域内占有重要的地位。镍基高温合金是航空工业中使用的重要耐热材料,随着长期服役的飞机发动机和更高负荷发电要求的工业燃气轮机的出现,对材料的各项性能要求也越来越高。因此,研制具有更高承温能力和耐腐蚀性能的高温合金,对我国航空事业的发展具有重要意义。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的实施例提出一种抗氧化、长寿命镍基高温合金,该合金具有优异的持久性能、抗高温氧化性能以及室温强度,且没有焊接裂纹形成,有利于应用加工。
本发明实施例的一种抗氧化、长寿命镍基高温合金,包括:C:0.02-0.09%、Cr:14.00-17.00%、Co:13.00-15.00%、Mo:7.50-9.00%、Al:2.30-3.40%、Ti:1.20-1.40%、Nb:0.20-0.50%、B:0.002-0.01%、Sc:0.015-0.035%、Zr:0-0.05%、W:0-0.05%、Ce:0.05-0.15%,余量为镍和不可避免的杂质,以质量百分含量计。
本发明实施例的抗氧化、长寿命镍基高温合金带来的优点和技术效果,1、本发明实施例中,在高温合金中加入的Cr元素一部分溶入γ'相起到强化作用,并形成少量的碳化物,起到碳化物强化作用,Cr元素还降低固溶体堆垛层错能,提高合金的高温持久强度,此外,高温合金中Cr元素最主要的作用是提高合金的抗氧化和抗腐蚀性能,但Cr元素加入过多容易降低合金的焊接性能,因此本申请采用了低Cr设计,将Cr含量控制在14.00-17.00%;2、本发明实施例中,Nb是强碳化物形成元素,有利于提高合金的高温强度,且对耐磨性有明显贡献,同时Nb与C结合在一起,可防止高温固溶时的晶粒长大,具有细化晶粒、改善合金塑性和热加工性的特点;3、本发明实施例中,提高Sc元素的添加量能显著改善铸锭的枝晶偏析现象,对晶界起到净化和强化作用,从而提高了合金的蠕变性能和持久性能;4、本发明实施例中,在降低Cr元素的同时,添加了Ce元素,其可以改善合金的抗氧化性能,并且能起到晶界强化作用,延缓裂纹的形成和扩展,进而明显提高合金的持久性能;5、本发明实施例中,控制各元素的含量在设计的范围内制备得到的合金具有优异的持久性能、抗高温氧化性能以及室温强度,且没有焊接裂纹形成,有利于应用加工。
在一些实施例中,所述Nb、Sc和Ce的质量百分含量满足关系式0.36%<Nb-2.5Sc+1.8Ce<0.58%。
在一些实施例中,所述Nb、Sc和Ce的质量百分含量满足关系式0.42%<Nb-2.5Sc+1.8Ce<0.54%。
在一些实施例中,所述Nb、Sc和Ce的质量百分含量满足关系式0.52%<Nb-2.5Sc+1.8Ce<0.54%。
在一些实施例中,所述抗氧化镍基高温合金包括:C:0.03-0.07%、Cr:14.12-16.83%、Co:13.06-14.64%、Mo:7.96-8.81%、Al:2.56-3.04%、Ti:1.26-1.37%、Nb:0.29-0.45%、B:0.004-0.008%、Sc:0.018-0.031%、Zr:0.002-0.042%、W:0.001-0.041%、Ce:0.07-0.12%,余量为镍和不可避免的杂质,以质量百分含量计。
在一些实施例中,所述抗氧化镍基高温合金包括:C:0.04-0.07%、Cr:15.72-16.25%、Co:13.06-14.64%、Mo:7.96-8.81%、Al:2.81-3.04%、Ti:1.28-1.37%、Nb:0.39-0.45%、B:0.005-0.007%、Sc:0.018-0.031%、Zr:0.002-0.042%、W:0.035-0.041%、Ce:0.07-0.12%,余量为镍和不可避免的杂质,以质量百分含量计。
本发明实施例还提供了抗氧化、长寿命镍基高温合金在航空发动机中的应用。
本发明实施例还提供了抗氧化、长寿命镍基高温合金在燃气轮机中的应用。
本发明实施例还提供了一种抗氧化、长寿命镍基高温合金的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)按原料配比进行冶炼,冶炼温度为1400-1500℃;
(2)调整浇注温度至1300-1400℃,浇注成坯;
(3)将步骤(2)制备的铸坯进行热处理。
本发明实施例的抗氧化、长寿命镍基高温合金的制备方法带来的优点和技术效果,1、本发明实施例中,采用该方法制备得到的合金具有优异的持久性能、抗高温氧化性能以及室温强度,且没有焊接裂纹形成,能够满足先进航空发动机和燃气轮机设计和使用的要求;2、本发明实施例中,该制备方法简单易操作,降低能源消耗,同时缩短了生产周期,提高了生产效率。
在一些实施例中,所述步骤(3)中,所述热处理是在900~1100℃下处理20~30h。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例的一种抗氧化、长寿命镍基高温合金,包括:C:0.02-0.09%、Cr:14.00-17.00%、Co:13.00-15.00%、Mo:7.50-9.00%、Al:2.30-3.40%、Ti:1.20-1.40%、Nb:0.20-0.50%、B:0.002-0.01%、Sc:0.015-0.035%、Zr:0-0.05%、W:0-0.05%、Ce:0.05-0.15%,余量为镍和不可避免的杂质,以质量百分含量计。
本发明实施例的抗氧化、长寿命镍基高温合金带来的优点和技术效果,在高温合金中加入的Cr元素一部分溶入γ'相起到强化作用,并形成少量的碳化物,起到碳化物强化作用,Cr元素还降低固溶体堆垛成错能,提高合金的高温持久强度,此外,高温合金中Cr元素最主要的作用是提高合金的抗氧化和抗腐蚀性能,但Cr元素加入过多容易降低合金的焊接性能,因此本申请采用了低Cr设计,将Cr含量控制在14.00-17.00%;Nb是强碳化物形成元素,有利于提高合金的高温强度,且对耐磨性有明显贡献,同时Nb与C结合在一起,可防止高温固溶时的晶粒长大,具有细化晶粒、改善合金塑性和热加工性的特点;提高Sc元素的添加量能显著改善铸锭的枝晶偏析现象,对晶界起到净化和强化作用,从而提高了合金的蠕变性能和持久性能;本发明实施例中,在降低Cr元素的同时,添加了Ce元素,其可以改善合金的抗氧化性能,并且能起到晶界强化作用,延缓裂纹的形成和扩展,进而明显提高合金的持久性能,还可以改善合金的抗氧化性能;控制各元素的含量在设计的范围内制备得到的合金具有优异的持久性能、抗高温氧化性能以及室温强度,且没有焊接裂纹形成,有利于应用加工。
本发明实施例中抗氧化、长寿命镍基高温合金中Cr、Nb、Sc和Ce的作用如下:
Cr元素的作用:Cr是高温合金中不可缺少的合金化元素,加入高温合金中的Cr元素一部分溶入γ'相起到强化作用,并形成少量的碳化物,起到碳化物强化作用。其余大部分溶解于γ基体中,溶于基体中的Cr元素会引起晶格畸变,产生弹性应力场,起到固溶强化作用。同时,Cr元素还降低固溶体堆垛成错能,提高合金的高温持久强度。并且,当Al+Ti含量在4.54%以下时,合金强度随Cr元素含量的增加呈上升趋势。此外,高温合金中Cr元素最主要的作用是形成Cr2O3型氧化膜,提高合金的抗氧化和抗腐蚀性能。并且,Cr元素含量越高,抗氧化性越好。但是仅依靠提高Cr元素的含量来提高合金的抗氧化腐蚀能力,必然会导致基体中镍量下降,造成有害相析出,进而严重损害合金的强度和塑性,影响焊接性能,因此,本发明实施例中将Cr元素的用量控制在14.00-17.00%范围内。
Nb元素的作用:Nb是常用的固溶强化元素之一。对于γ'相强化的的镍基高温合金来说,Nb主要溶解于γ'相,降低Al和Ti元素的溶解度,形成Ni3(Al,Ti,Nb),从而增加γ'相的数量,使γ'相的反相畴界能增大,γ'相颗粒尺寸增大,有序度增加,从而引起γ'相的沉淀强化作用增强,进而增加位错运动阻力,提高合金的瞬时拉伸强度和持久强度。而其在γ相中通常只占加入量的10%左右,Nb明显降低γ基体的堆垛层错能,所以明显降低蠕变速率,提高蠕变性能,Nb含量越高,作用越明显。同时,Nb还可以降低γ固溶体的平均晶粒尺寸,可以改善合金的中温蠕变性能。此外,Nb还是碳化物形成元素,同时,还参与硼化物形成,过多的Nb会引起Laves相的析出,而高C低Nb有利于镍基合金抗凝固开裂,并可以避免形成低温γ/Laves相。因此,本发明实施例中将Nb元素的用量控制在0.20-0.50%范围内。
Sc元素的作用:首先,Sc元素的添加可以提高合金凝固形核率,细化铸态晶粒,显著改善铸锭的枝晶偏析现象;其次,在镍基高温合金中添加Sc元素会引入新的强化机制,形成了含Sc的Ni3(Al,Ti,Nb)复合强化机制,显著提高了合金的抗蠕变性能和持久寿命;此外,Sc元素的添加可以对晶界起到净化和强化作用,进而降低杂质元素S、P、五害元素和不可避免的低熔点有害元素的晶界含量,降低晶界上形成蠕变空洞的概率,从而提高了合金的蠕变、持久性能;并且,活性元素Sc元素可以降低氧化膜的生长速度,同时,促使合金表面致密氧化膜的形成,可以阻止空气中的有害元素向基体扩散,进而提高合金的抗高温氧化性能。
Ce元素的作用:高温合金中加入稀士元素Ce,由于固溶在γ基体中的Ce元素会在晶界发生偏聚,进而起到晶界强化作用,延缓裂纹的形成和扩展,进而明显提高合金的持久性能。此外,Ce元素的添加还可以改善合金的抗氧化性能。并且可以与氧、硫结合,减少氧和硫对晶界产生的有害影响,进而起到净化剂的作用。
在一些实施例中,所述抗氧化镍基高温合金包括:C:0.03-0.07%、Cr:14.12-16.83%、Co:13.06-14.64%、Mo:7.96-8.81%、Al:2.56-3.04%、Ti:1.26-1.37%、Nb:0.29-0.45%、B:0.004-0.008%、Sc:0.018-0.031%、Zr:0.002-0.042%、W:0.001-0.041%、Ce:0.07-0.12%,余量为镍和不可避免的杂质,以质量百分含量计。进一步优选地,所述抗氧化镍基高温合金包括:C:0.04-0.07%、Cr:15.72-16.25%、Co:13.06-14.64%、Mo:7.96-8.81%、Al:2.81-3.04%、Ti:1.28-1.37%、Nb:0.39-0.45%、B:0.005-0.007%、Sc:0.018-0.031%、Zr:0.002-0.042%、W:0.035-0.041%、Ce:0.07-0.12%,余量为镍和不可避免的杂质,以质量百分含量计。
在一些实施例中,优选地,所述Nb、Sc和Ce的质量百分含量满足关系式0.36%<Nb-2.5Sc+1.8Ce<0.58%。进一步优选地,所述Nb、Sc和Ce的质量百分含量满足关系式0.42%<Nb-2.5Sc+1.8Ce<0.54%。再优选地,所述Nb、Sc和Ce的质量百分含量满足关系式0.52%<Nb-2.5Sc+1.8Ce<0.54%。
本发明实施例中,限定Nb、Sc和Ce的添加量满足上述关系式,能够发挥元素之间的相互协同作用,使合金的综合性能得到最大程度的发挥。当元素的含量满足上述关系式时,时效态合金在927℃、89MPa条件下的持久寿命能达到355h以上,时效态合金的室温拉伸屈服强度均超过了750MPa,时效态合金的室温拉伸抗拉强度也基本达到1155MPa以上,氧化增重速率能降低至0.068g/m2·h以下,具有较好的抗氧化性能,且焊接后没有裂纹出现。
本发明实施例还提供了抗氧化、长寿命镍基高温合金在航空发动机中的应用。本发明实施例中的镍基高温合金满足了先进航空发动机设计和使用的要求,能够应用在先进航空发动机的精密设备中。
本发明实施例还提供了抗氧化、长寿命镍基高温合金在燃气轮机中的应用。本发明实施例中的镍基高温合金满足了燃气轮机设计和使用的要求,能够应用在燃气轮机的精密设备中。
本发明实施例还提供了一种抗氧化、长寿命镍基高温合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)按原料配比进行冶炼,冶炼温度为1400-1500℃;
(2)调整浇注温度至1300-1400℃,浇注成坯;
(3)将步骤(2)制备的铸坯进行热处理。
本发明实施例的抗氧化、长寿命镍基高温合金的制备方法,制备得到的合金具有优异的持久性能、抗高温氧化性能以及室温强度,且没有焊接裂纹形成,能够满足先进航空发动机和燃气轮机设计和使用的要求;该制备方法简单易操作,降低能源消耗,同时缩短了生产周期,提高了生产效率。
在一些实施例中,优选地,所述步骤(3)中,所述热处理是在900~1100℃下处理20~30h。
本发明实施例中,优选了热处理的条件,不仅能够消除合金内部的残余应力,同时有利于控制和稳定合金的微观组织,提高合金的高温性能。
下面结合实施例详细描述本发明。
实施例1
(1)按原料配比进行中频感应炉冶炼,冶炼温度为1500℃;
(2)调整浇注温度至1400℃,浇注成坯;
(3)将步骤(2)制备的铸坯在1100℃下处理20h。
实施例1制得的合金成分见表1,性能见表2。
实施例2~5与实施例1的制备方法相同,不同在于合金成分不同,实施例2~5制得的合金成分见表1,性能见表2。
实施例6
实施例6与实施例1的制备方法相同,不同在于合金成分不同,其中,Nb-2.5Sc+1.8Ce=0.3385,实施例6制得的合金成分见表1,性能见表2。
实施例7
实施例7与实施例1的制备方法相同,不同在于合金成分不同,其中,Nb-2.5Sc+1.8Ce=0.6085,实施例7制得的合金成分见表1,性能见表2。
对比例1
对比例1与实施例1的制备方法相同,不同之处在合金成分中,元素Nb的含量为0.16%,对比例1制得的合金成分见表1,性能见表2。
对比例2
对比例2与实施例1的制备方法相同,不同之处在合金成分中,元素Nb的含量为0.60%,对比例2制得的合金成分见表1,性能见表2。
对比例3
对比例3与实施例1的制备方法相同,不同之处在合金成分中,元素Sc的含量为0.006%,对比例3制得的合金成分见表1,性能见表2。
对比例4
对比例4与实施例1的制备方法相同,不同之处在合金成分中,元素Sc的含量为0.04%,对比例4制得的合金成分见表1,性能见表2。
对比例5
对比例5与实施例1的制备方法相同,不同之处在合金成分中,元素Ce的含量为0.03%,对比例5制得的合金成分见表1,性能见表2。
对比例6
对比例6与实施例1的制备方法相同,不同之处在合金成分中,元素Ce的含量为0.17%,对比例6制得的合金成分见表1,性能见表2。
对比例7
对比例7与实施例1的制备方法相同,不同之处在合金成分中,元素Cr的含量为13.05%,对比例7制得的合金成分见表1,性能见表2。
对比例8
对比例8与实施例1的制备方法相同,不同之处在合金成分中,元素Cr的含量为18.23%,对比例8制得的合金成分见表1,性能见表2。
表1对比例及实施例合金成分(wt.%)
注:Mn、Si含量小于0.50%。
表2实施例与对比例合金性能
注:1、εp为时效态合金在816℃、221MPa、100h条件下的蠕变塑性伸长率;
2、τ为时效态合金在927℃、89MPa条件下的持久寿命,δ为时效态合金在927℃、89MPa条件下的持久断后伸长率;
3、Rp0.2为时效态合金的室温拉伸屈服强度、Rm为时效态合金的室温拉伸抗拉强度,A为时效态合金的室温拉伸断后伸长率;
4、平均氧化速度为合金在900℃/100h下的单位面积氧化速度,该值越小说明抗氧化性能越好;
5、焊接裂纹的检测条件为:焊接后,在光学显微镜下观察焊接接头表面。
通过表1和表2各实施例的数据可以看出,控制合金中各元素的含量在合适的范围内制备得到的合金具有优异的综合性能。时效态合金在927℃、89MPa条件下的持久寿命远远超过了200h,时效态合金的室温拉伸屈服强度均能达到750MPa以上,效态合金的室温拉伸抗拉强度基本都超过了1150MPa,氧化增重速率降低至0.1g/m2·h以下,具有较好的抗氧化性能,其焊接后没有裂纹形成,有利于应用加工。特别地,当Nb、Sc和Ce的质量百分含量满足关系式0.36%<Nb-2.5Sc+1.8Ce<0.58%时,如实施例1~5,合金具有更好的综合性能。
对比例1和2调整了元素Nb的含量,对比例1中Nb的含量为0.16%,Nb的含量较低导致合金在927℃、89MPa条件下的持久寿命降低至160h,且室温强度和塑性下降;对比例2中Nb的含量为0.60%,较高含量的Nb元素虽然使合金的室温拉伸强度能满足使用需求,但是在927℃、89MPa条件下的持久寿命依然低于200h,且焊接时有裂纹出现,无法加工应用。
对比例3和4调整了元素Sc的含量,对比例3中Sc的含量为0.006%,元素Sc能提高合金的抗蠕变性能和持久寿命,含量较低时导致合金在927℃、89MPa条件下的持久寿命降低至136h,并且抗蠕变性能下降;对比例4中Sc的含量为0.040%,较高含量的Sc虽然提高了合金的持久寿命,但导致合金在927℃、89MPa条件下的持久断后伸长率降低至8.8%,室温拉伸断后伸长率降低至17.5%,塑性明显降低,无法满足使用需求。
对比例5和6调整了元素Ce的含量,对比例5中Ce的含量为0.03%,元素Ce的含量较低导致合金持久寿命不足,且氧化增重速率增加至0.092g/m2·h,抗氧化性能明显下降;
对比例6中Ce的含量为0.17%,元素Ce的含量较高虽然在一定程度上改善了合金的持久性能和强度,且没有裂纹,但是合金的塑性明显降低,无法满足使用需求。
对比例7和8调整了元素Cr的含量,对比例7中Cr的含量为13.05%,元素Cr的含量较低导致合金的氧化增重速率增加至0.106g/m2·h,抗氧化性能变差,进而导致在927℃、89MPa条件下的持久寿命降低至165h;对比例8中Cr的含量为18.23%,含量较高的Cr元素使合金持久寿命得到改善,合金的抗高温氧化性能得到明显改善,但是在焊接时出现焊接裂纹,无法加工应用。
在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了上述实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种抗氧化、长寿命镍基高温合金,其特征在于,包括:C:0.02-0.09%、Cr:14.00-17.00%、Co:13.00-15.00%、Mo:7.50-9.00%、Al:2.30-3.40%、Ti:1.20-1.40%、Nb:0.20-0.50%、B:0.002-0.010%、Sc:0.015-0.035%、Zr:0-0.05%、W:0-0.05%、Ce:0.07-0.15%,余量为镍和不可避免的杂质,以质量百分含量计,其中,所述Nb、Sc和Ce的质量百分含量满足关系式0.36%<Nb-2.5Sc+1.8Ce<0.58%。
2.根据权利要求1所述的抗氧化、长寿命镍基高温合金,其特征在于,所述Nb、Sc和Ce的质量百分含量满足关系式0.42%<Nb-2.5Sc+1.8Ce<0.54%。
3.根据权利要求2所述的抗氧化、长寿命镍基高温合金,其特征在于,所述Nb、Sc和Ce的质量百分含量满足关系式0.52%<Nb-2.5Sc+1.8Ce<0.54%。
4.根据权利要求1所述的抗氧化、长寿命镍基高温合金,其特征在于,所述镍基高温合金包括:C:0.03-0.07%、Cr:14.12-16.83%、Co:13.06-14.64%、Mo:7.96-8.81%、Al:2.56-3.04%、Ti:1.26-1.37%、Nb:0.29-0.45%、B:0.004-0.008%、Sc:0.018-0.031%、Zr:0.002-0.042%、W:0.001-0.041%、Ce:0.07-0.12%,余量为镍和不可避免的杂质,以质量百分含量计。
5.根据权利要求4所述的抗氧化、长寿命镍基高温合金,其特征在于,所述镍基高温合金包括:C:0.04-0.07%、Cr:15.72-16.25%、Co:13.06-14.64%、Mo:7.96-8.81%、Al:2.81-3.04%、Ti:1.28-1.37%、Nb:0.39-0.45%、B:0.005-0.007%、Sc:0.018-0.031%、Zr:0.002-0.042%、W:0.035-0.041%、Ce:0.07-0.12%,余量为镍和不可避免的杂质,以质量百分含量计。
6.权利要求1-5中任一项所述的抗氧化、长寿命镍基高温合金在航空发动机中的应用。
7.权利要求1-5中任一项所述的抗氧化、长寿命镍基高温合金在燃气轮机中的应用。
8.一种权利要求1-5中任一项所述的抗氧化、长寿命镍基高温合金的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)按原料配比进行冶炼,冶炼温度为1400-1500℃;
(2)调整浇注温度至1300-1400℃,浇注成坯;
(3)将步骤(2)制备的铸坯进行热处理。
9.根据权利要求8所述的抗氧化、长寿命镍基高温合金的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述热处理是在900~1100℃下处理20~30h。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113941798A (zh) * 2020-07-16 2022-01-18 中国科学院金属研究所 高温结构材料用镍基合金钎焊材料及其应用

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2841970B2 (ja) * 1991-10-24 1998-12-24 株式会社日立製作所 ガスタービン及びガスタービン用ノズル
JP4172011B2 (ja) * 2001-12-21 2008-10-29 日立金属株式会社 耐酸化性、高温強度及び熱間加工性に優れたNi基合金
DE60206464T2 (de) * 2001-12-21 2006-07-13 Hitachi Metals, Ltd. Ni-Legierung mit verbesserter Oxidations- Resistenz, Warmfestigkeit and Warmbearbeitbarkeit
CN101372730B (zh) * 2007-08-22 2011-01-26 中国科学院金属研究所 一种γ”强化的高性能铸造镍基高温合金
CN105821250A (zh) * 2015-01-06 2016-08-03 宝钢特钢有限公司 一种高强度镍基高温合金及其制造方法
CN106498237B (zh) * 2016-11-23 2019-04-09 四川六合锻造股份有限公司 一种镍铬钼钨铌铝钛系高温合金材料、制备方法及应用
JP6826329B2 (ja) * 2017-06-30 2021-02-03 日立金属株式会社 Ni基超耐熱合金ワイヤの製造方法およびNi基超耐熱合金ワイヤ
CN108467972B (zh) * 2018-04-16 2020-06-09 中国航发北京航空材料研究院 一种高承温能力的镍基变形高温合金及其制备方法
CN110551920B (zh) * 2019-08-30 2020-11-17 北京北冶功能材料有限公司 一种高性能易加工镍基变形高温合金及其制备方法
CN112575228B (zh) * 2020-11-12 2021-09-03 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 抗蠕变、长寿命镍基变形高温合金及其制备方法和应用
CN113584370A (zh) * 2021-07-30 2021-11-02 北京北冶功能材料有限公司 一种低密度高强度高熵高温合金及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113941798A (zh) * 2020-07-16 2022-01-18 中国科学院金属研究所 高温结构材料用镍基合金钎焊材料及其应用

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