CN115943006A - 镍基合金、粉末、方法和构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镍基合金,所述镍基合金具有以重量%为单位的至少以下合金元素:钴(Co)10.3‑10.7,铬(Cr)9.8‑10.2,钨(W)9.3‑9.7,铝(Al)5.2‑5.7,铪(Hf)1.8‑2.2,钽(Ta)1.9‑2.1,钼(Mo)0.4‑0.6,其中其余部分包括镍以及杂质。

Description

镍基合金、粉末、方法和构件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的镍基合金、一种根据权利要求7所述的粉末、以及一种根据权利要求9所述的方法和一种根据权利要求12所述的构件。
背景技术
镍基合金具有高的耐腐蚀性和高的耐高温性,尤其是在高温下的高的蠕变强度。具有后一种特性的合金也称为所谓的镍基超合金。所述合金尤其在驱动机构构造中或在用于产生能量的涡轮机中使用。通常,由所描述的镍基合金构成的构件通过铸造方法或烧结方法制造。在DE 10 2017 007106B4中给出对于相应的合金的实例。
然而,也越来越多地使用利用镍基合金的增材制造方法。在WO2018/083065A1中描述了一种对此非常适合的合金。基于该合金,本发明的目的是,进一步提高蠕变强度,并且在此将微裂纹形成保持在低水平上,或者甚至进一步减少所述微裂纹形成。
发明内容
所述目的的解决方案在于根据权利要求1所述的镍基合金,以及根据权利要求7所述的粉末,根据权利要求9所述的方法和根据权利要求12所述的构件。
根据本发明的镍基合金在此至少具有下述以重量%为单位的合金元素:
钴(Co)10.3-10.7,
铬(Cr)9.8-10.2,
钨(W)9.3-9.7,
铝(Al)5.2-5.7,
铪(Hf)1.8-2.2,
钽(Ta)1.9-2.1,
钼(Mo)0.4-0.6,
其中其余部分包括镍以及杂质。
与上述现有技术相比,本合金的区别尤其在于,铪的份额增加,使得所述其现在位于1.8重量百分比和2.2重量百分比之间。因此,合金的凝固裂纹倾向大幅减少或者在调整工艺参数的情况下完全防止。与具有较低的铪份额的合金相反,有针对性地提高铪份额通过提高所谓的γ’相的份额而附加地改进机械特性。钽的份额与现有技术相比也位于轻微提高的范围内。
在本发明的一个优选的设计方式中,合金元素的相应的份额再次以较窄的百分比范围给出并且至少包括以下:
钴(Co)10.55-10.65,
铬(Cr)9.8-10.9,
钨(W)9.35-9.45,
铝(Al)5.35-5.45,
铪(Hf)1.85-1.95,
钽(Ta)1.95-2.05,
钼(Mo)0.4-0.6,
其中其余部分包括镍以及杂质。
测试为特别有利的具体的合金成分也位于所述较窄的范围内。根据对成分的测量,所述范围具有对应的合金组成部分的如下单独份额:
钴(Co)10.6,
铬(Cr)9.8,
钨(W)9.4,
铝(Al)5.4,
铪(Hf)1.9,
钽(Ta)2.0,
钼(Mo)0.5,
碳(C)0.06,
其中其余部分是镍以及杂质。
在这种特殊的合金的情况下已经证实的是:微裂纹的趋向是特别低的,并且出现高温蠕变强度,这与现有技术相比明显得以改进。
至今为止描述的合金成分表达为,除了杂质之外,其它组成部分也还能够以少量的范围存在。在此证实为有利的是,选择以下碳份额,所述碳份额根据重量百分比位于0.04和0.08之间。
此外符合目的的是,合金以小的组成部分包括硼和/或锆,其优选位于0.0025重量百分比和0.01重量百分比之间。
具有次要意义的也能够视为杂质的其它合金组成部分,即硅、锰、磷、硫、钛、硼、锆、铁、铜、银、铅、硒、铋和镁的份额应分别小于0.1重量%,尤其小于0.05重量%,在硅的情况下优选小于0.02重量%。
本发明的另一组成部分是包括根据权利要求1-6之一所述的合金的粉末。术语“包括”表示:所述粉末基本上由所提及的合金构成,但是所述粉末也可以还具有添加剂,所述添加剂对增材制造方法具有正面影响。在此,其能够是特定的粘合剂或脱模剂。这表示:合金本身和由此产生的粉末尤其能够用于借助增材生产方法来制造构件。
在该上下文中,用于制造构件的方法也是本发明的组成部分,所述方法利用根据权利要求1-6所述的合金或根据权利要求7或8所述的粉末进行。在此,所述方法优选为增材制造方法,尤其是激光烧结方法或选择性激光熔化方法,例如LPBF。
本发明的另一组成部分在于以下构件,所述构件包括根据权利要求1-6之一所述的合金或根据权利要求7或8所述的粉末,其中在忽略微量的添加物的情况下,所述构件由所述合金构成。在这种情况下,术语构件也应理解为半成品,所述半成品能够通过另外的方法步骤集成到另一构件中,进而随后在最终安装状态下也能够具有另外的材料组成部分。
特别有利的是,在用于产生电流的涡轮机中使用所述合金、所述粉末,所述方法,进而也使用所述构件。尤其在燃气轮机构件中。原则上,本发明还能够在驱动运输工具的涡轮机中使用,还尤其在飞机涡轮机中使用。

Claims (14)

1.一种镍基合金,所述镍基合金具有以重量%为单位的至少以下合金元素:
钴(Co)10.3-10.7,
铬(Cr)9.8-10.2,
钨(W)9.3-9.7,
铝(Al)5.2-5.7,
铪(Hf)1.8-2.2,
钽(Ta)1.9-2.1,
钼(Mo)0.4-0.6,
其中其余部分包括镍以及杂质。
2.根据权利要求1所述的镍基合金,所述镍基合金具有以重量%为单位的至少以下合金元素:
钴(Co)10.55-10.65,
铬(Cr)9.8-10.9,
钨(W)9.35-9.45,
铝(Al)5.35-5.45,
铪(Hf)1.85-1.95,
钽(Ta)1.95-2.05,
钼(Mo)0.4-0.6,
其中其余部分包括镍以及杂质。
3.根据权利要求1或2所述的镍基合金,所述镍基合金具有以重量%为单位的至少以下合金元素:
钴(Co)10.6,
铬(Cr)9.8,
钨(W)9.4,
铝(Al)5.4,
铪(Hf)1.9,
钽(Ta)2.0,
钼(Mo)0.5,
碳(C)0.06,
其中其余部分是镍以及杂质。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的镍基合金,
其特征在于,
所述合金附加地包括具有在0.04重量%和0.08重量%之间的份额的碳(C)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的镍基合金,
其特征在于,
所述合金附加地包括具有在0.0025重量%和0.01重量%之间的份额的硼(B)和/或锆(Zr)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的镍基合金,
其特征在于,
硅、锰、磷、硫、钛、硼、锆、铁、铜、银、铅、硒、铋和镁的份额各自小于0.1重量%,尤其小于0.05重量%,对于硅而言优选小于0.02重量%。
7.一种粉末,所述粉末包括根据权利要求1至6中任一项所述的合金。
8.根据权利要求7所述的粉末,所述粉末包括用于增材生产的添加剂。
9.一种利用根据权利要求1至6中任一项所述的合金或根据权利要求7或8所述的粉末来制造构件的方法。
10.根据权利要求9所述的方法,
其特征在于,
所述方法是增材制造方法。
11.根据权利要求10所述的方法,
其特征在于,
所述方法是选择性激光烧结或选择性激光熔化。
12.一种构件,所述构件包括根据权利要求1至6中任一项所述的合金。
13.一种构件,所述构件由根据权利要求1至6中任一项所述的合金构成。
14.一种构件,所述构件由根据权利要求7或8所述的粉末制成。
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