CN1179059C - Ni基合金,Ni基合金的制备方法及锻模 - Google Patents

Ni基合金,Ni基合金的制备方法及锻模 Download PDF

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Abstract

首先对组成与Inconel 718(注册商标)相同的未热处理的Ni基合金进行固溶处理,然后使该Ni基合金在610℃-660℃下一次时效处理5-10小时,然后使该Ni基合金在710℃-760℃下二次时效处理5-10小时。在该Ni基合金的金属显微结构中每μm2有700和更多个沉淀物,这些沉淀物的长直径都不小于0.5nm。其中的一些沉淀物是平均直径为25nm-1μm的大沉淀物。每μm2有10个和更多个大沉淀物。用该Ni基合金生产锻模(10)。

Description

Ni基合金,Ni基合金制备方法及锻模
技术领域
本发明涉及具有极好的强度、硬度和韧性的Ni基合金,Ni基合金的制备方法及Ni基合金锻模。
背景技术
图5示出用于如汽车变速器上的齿轮1。齿轮1具有大径部分2和小直径部分3,小直径部分3的直径小于大直径部分2的直径。在小直径部分3的侧周壁上有外齿4。
例如,用热锻法生产齿轮1。首先将由SCR420H、SCM420H、HNCM等(根据JIS(日本工业标准))制成的环状工件(没有图示)加热到约1100-1200℃。然后将环状工件置于模具中。然后用冲压机等挤压该工件,使该工件塑性变形,以具有对应于齿轮1的形状。在此过程中,用模具上形成轮齿的部分在环状工件的侧周壁上形成外齿4。在热锻时,工件由于再结晶而软化。因此,不会造成加工硬化。工件的延展性因此而得以提高,所以这种工件易于加工。
包括高速工具钢和马氏体时效型不锈钢的用于热加工的模具钢广泛用作热锻模具的原材料,这是因为用于热加工的模具钢便宜且易于形成各种形状。
当用上述热锻法生产齿轮1时,模具的温度上升,因为从环状工作向模具传热。模具温度约为725℃,瞬间就能达到约1100℃。
因此,当热锻法重复进行约3000次时,模具将磨损并碎裂。如果使用这样的模具,将形成尺寸偏离预定标准的不合格齿轮。因此,应当使锻造机停止工作,然后用新模具替换旧模具。
在该过程中,由于锻造作业的中断而使得齿轮1的生产效率下降。另外,因为经常替换模具而使得热锻设备费用昂贵。
因为普通热锻模具的使用寿命短,所以难以提高锻造产品的生产效率。因此,其加工成本很高。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种因存在沉淀物而使其硬度、强度和韧性得到提高的Ni基合金,这种合金优选用作锻模的原材料;提供一种Ni基合金的制备方法及Ni基合金锻模。
本发明提供的Ni基合金含有下述无素:50-55%重量比的Ni,17-21%重量比的Cr,2.8-33%重量比的Mo,总量为4.75-5.5%重量比的Ta和Nb,条件是Ta不超过0.1%重量比,0.65-1.15%重量比的Ti,0.2-0.8%重量比的Al,和作为残余物的Fe及不可避免的杂质。
在用电子束透射厚度已标准化为10nm的透射电子显微镜进行二维观察时,该Ni基合金中包括每μm2不少于700个的第一种沉淀物,第一种沉淀物的长直径都不小于0.5nm;和
在第一种沉淀物中包括平均直径为25nm-1μm的第二种沉淀物,平均直径定义为:(长直径+短直径)/2。
该Ni基合金的组成与Inconel 718(注册商标)的主要组分的组成相等。应当注意的是,在组成与Inconel 718相同的商购Ni基合金的金属显微结构中没有上述大沉淀物。
在该Ni基合金中,金属显微结构中含有沉淀物和大沉淀物,当Ni基合金中产生热应力时,或将机械应力施加于Ni基合金时,沉淀物和大沉淀物的存在显著抑制了热应力或机械应力的传递。因此,本发明的Ni基合金具有极好的强度、硬度和韧性。换句话说,本发明的Ni基合金是沉淀硬化合金。
本发明的Ni基合金还可以含有下述元素:不超过0.08%重量比的Co,不超过0.01%重量比的B,不超过0.08%重量比的Cu,不超过0.08%重量比的C,不超过0.35%重量比的Si,不超过0.35%重量比的Mn,不超过0.015%重量比的P,和不超过0.015%重量比的S。
在金属显微结构中优选每μm2有10个或更多个大沉淀物。如果每μm2有少于10个的大沉淀物,则大沉淀物不易抑制应力传递。因此,Ni基合金的各种性能不能令人满意。
沉淀物和大沉淀物的组成主要是Ni3Nb,即γ”相。γ”相能够改进等同于Inconel 718的Ni基合金的各种性能。沉淀物或大沉淀物中可以包括Ni3(Al,Ti),即γ’相。
在金属显微结构中基础金属的晶粒尺寸优选不小于ASTM(美国实验材料学会)中规定的8级。
在ASTM中,晶粒尺寸的级别越大,晶粒的平均横截面积越小。在本发明的Ni基合金中,金属显微结构中基础金属的晶粒平均横截面积优选很小。在这种条件下,应力更难以通过金属显微结构传递。因此,各种性能能够得到进一步的改进。具体来说,在许多情况下,Ni基合金中洛氏C标度硬度都大于40。
本发明的另一方面是提供一种Ni基合金的制备方法,其中,在用电子束透射厚度已标准化为10nm的透射电子显微镜进行二维观察时,Ni基合金中包括每μm2不少于700个的第一种沉淀物,第一种沉淀物的长直径都不小于0.5nm,而且,其中,在第一种沉淀物中包括平均直径为25nm-1μm的第二种沉淀物,平均直径定义为:(长直径+短直径)/2,Ni基合金的制备方法包括:
对含有下述元素的未热处理的Ni基合金进行固溶处理:50-55%重量比的Ni,17-21%重量比的Cr,2.8-3.3%重量比的Mo,总量为4.75-5.5%重量比的Ta和Nb,条件是Ta不超过0.1%重量比,0.65-1.15%重量比的Ti,0.2-0.8%重量比的Al,和作为残余物的Fe及不可避免的杂质;
固溶处理后在第一温度下进行一次时效处理;和
在比第一温度高的第二温度下进行二次时效处理。
在该制备方法中,用组成与Inconel 718(注册商标)的主要组分的组成相同的未热处理的Ni基合金作为原材料。固溶处理后,在低温下进行一次时效处理,在高温下进行二次时效处理。通常对组成与Inconel 718相同的未热处理的Ni基合金固溶处理后的时效处理是在高温下进行一次时效处理,在低温下进行二次时效处理。但是,在本发明的生产方法中,在低温下进行一次时效处理,在高温下进行二次时效处理。
当以上述顺序进行时效处理时,可以得到在金属显微结构中每μm2有700或更多个长直径不小于0.5nm的沉淀物的Ni基合金,其中的一些沉淀物是平均直径为25nm-1μm的大沉淀物。在组成与Inconel 718相同的商购Ni基合金的金属显微结构中没有上述大沉淀物。
未热处理的Ni基合金还可以含有下述元素:不超过0.08%重量比的Co,不超过0.01%重量比的B,不超过0.08%重量比的Cu,不超过0.08%重量比的C,不超过0.35%重量比的Si,不超过0.35%重量比的Mn,不超过0.015%重量比的P,和不超过0.015%重量比的S。
为了在金属显微结构中得到不少于10个/μm2的大沉淀物,优选在610-660℃下进行一次时效处理,在710-760℃下进行二次时效处理。
当分别在上述温度范围内进行时效处理时,沉淀物和大沉淀物的组成主要是Ni3Nb,即γ”相。γ”相能够改进等同于Inconel 718的Ni基合金的各种性能。当然,沉淀物或大沉淀物中可以包括Ni3(Al,Ti),即γ’相。
为了沉淀出具有使Ni基合金获得所要求各种性能所需的平均直径和密度的沉淀物和大沉淀物,一次时效处理和二次时效处理中的保温时间优选都是5-10小时。
在未热处理的Ni基合金中基础金属的晶粒尺寸优选不小于ASTM中规定的8级。
本发明的另一方面是提供一种由Ni基合金制成的锻模,该Ni基合金含有下述元素:50-55%重量比的Ni,17-21%重量比的Cr,2.8-3.3%重量比的Mo,4.75-5.5%重量比的Ta和Nb,条件是Ta不超过0.1%重量比,0.65-1.15%重量比的Ti,0.2-0.8%重量比的Al,和作为残余物的Fe及不可避免的杂质,
其中,在用电子束透射厚度已标准化为10nm的透射电子显微镜进行二维观察时,Ni基合金中包括每μm2不少于700个的第一种沉淀物,第一种沉淀物的长直径都不小于0.5nm,在第一种沉淀物中包括平均直径为25nm-1μm的第二种沉淀物,平均直径定义为:(长直径+短直径)/2。
本发明的锻模由上述Ni基合金制成。换句话说,这种锻模具有极好的强度、硬度和韧性。因此,即使重复进行锻造,这种模具也几乎不会磨损和碎裂。所以将大大减少替换模具的频率。模具需要的成本因此而降低。所以能够降低进行锻造的设备成本。另外,中断锻造作业的次数也减少。因此,锻造产品的生产效率也能够提高。
本发明锻模的Ni基合金还可以含有下述元素:不超过0.08%重量比的Co,不超过0.01%重量比的B,不超过0.08%重量比的Cu,不超过0.08%重量比的C,不超过0.35%重量比的Si,不超过0.35%重量比的Mn,不超过0.015%重量比的P,和不超过0.015%重量比的S。
如上所述,考虑到要可靠地抑制应力传递,优选每μm2中有10个或更多个大沉淀物。
模具具有各种优异性能的原因是沉淀物和大沉淀物中含有γ”相,当然可以含有γ’相。
在锻模的Ni基合金中,金属显微结构中基础金属的晶粒尺寸优选不小于ASTM中规定的8级。在这种条件下,锻模的各种性能更为优异。例如,锻模的洛氏C标度硬度大于40。
这种模具可用于热锻。在这种情况下,因为Ni基合金的金属显微结构中沉淀出新的沉淀物,所以模具能够保持各种良好性能。因此,锻模的使用寿命得以延长。
通过阅读下述说明书并参照附图,本发明的上述和其它目的、特征和优点将更为明显,所述附图中,用说明性实施例示出了本发明的优选实施方案。
附图简述
图1是根据本发明的一个实施方案的锻模的垂直横截面的示意性透视图;
图2是图1所示锻模的平面图;
图3说明沉淀物(大沉淀物)的长直径和短直径的定义;
图4示出本发明一个实施方案中的Ni基合金的生产方法的流程图;和
图5是在小直径部分上有外齿的完整齿轮的示意性透视图。
优选实施方案描述
首先说明根据本发明一个实施方案的Ni基合金及用该Ni基合金生产的锻模。
图1是锻模10的垂直横截面的示意性透视图;图2是图1所示锻模10的平面图。基本上是圆柱形的锻模10是用于形成图5所示齿轮1的模具。锻模10优选用于热锻。
如图1和2所示,锻模10有一个大直径通孔12和一个与大直径通孔12相比为小直径的通孔14,大直径通孔12在锻模10的下端面开孔,大直径通孔12与小直径通孔14垂直相通,在锻模10的上端面上形成用于连接锻模10和锻造机(图中未示出)的圆柱形凹槽16。
特别之处是,在小通孔14的内周壁的下端有多个彼此以相同间距隔开的形成轮齿的沟槽18。形成齿轮1的外齿4时(参见图5),环状工件材料流入形成轮齿的沟槽18(参见图1和2)。
锻模10是用组成等同于Inconel 718的Ni基合金制成的,该Ni基合金含有下述元素:50-55%重量比的Ni,17-21%重量比的Cr,2.8-33%重量比的Mo,4.75-5.5%重量比的Ta和Nb,条件是Ta不超过0.1%重量比,0.65-1.15%重量比的Ti,0.2-0.8%重量比的Al,不超过0.08%重量比的Co,不超过0.01%重量比的B,不超过0.08%重量比的Cu,不超过0.08%重量比的C,不超过0.35%重量比的Si,不超过0.35%重量比的Mn,不超过0.015%重量比的P,和不超过0.015%重量比的S,和作为残余物的Fe及不可避免的杂质。根据电子显微镜等的观察结果,Ni基合金的金属显微结构中存在分散在基础金属中的沉淀物。
特别之处是,基础金属的晶粒尺寸是ASTM中规定的8级。换句话说,晶粒的平均横截面积约为0.00049mm2
另一方面,至于本发明实施方案中的沉淀物,在金属显微结构中每μm2(平方微米)约有1100个长直径不小于0.5nm的沉淀物。该值略低于等同于Inconel718的商购Ni基合金,在商购Ni基合金中,每μm2约有2100个沉淀物。
用透射电子显微镜的观察结果决定沉淀物的比例。当用透射电子显微镜观察Ni基合金样品时,用二维平面视场中出现的金属显微结构中的沉淀物密度计算该比例。
沉淀物的密度随样品厚度变化。原因在于:在样品的厚度方向(电子束的透射方向)上处于相互不同的高度的所有沉淀物都会出现在视场中。例如,当样品厚度加倍时,沉淀物的密度也加倍。
因此,在本发明的实施方案中,通过将样品厚度(电子束透射厚度)标准化为10nm来计算密度。例如,当样品厚度是15nm时,沉淀物的比例是这样计算的:透射电子显微镜视场中出现的金属显微结构中的沉淀物密度除以1.5。同样,当电子束透射厚度是20nm时,金属显微结构中的沉淀物密度除以2。
如图3所示,本申请中涉及的长直径定义为间距x除以测量放大倍数所得到的值,其中,当透射电子显镜(TEM)拍摄的沉淀物的纵向两端插入两个平行线L1、L2之间时,最大距离就是间距x。另一方面,当沉淀物插入与平行线L1、L2垂直的平行线M1、M2之间时得到的最大距离就是图3中的y,y除以测量放大倍数所得到的值就是短直径。
一些沉淀物是平均直径为25nm-1μm的大沉淀物,平均直径用下面的式(1)定义:
平均直径=(长直径+短直径)/2                       (1)
在这种情况下,在金属显微结构中每μm2约有15个大沉淀物。平均直径大于1μm的巨大沉淀物不能使锻模的各种性能有大的改进。
大沉淀物的粒度分布较窄。换句话说,这些大沉淀物的平均直径基本上相同。
在用等同于Inconel 718的Ni基合金制成的商购产品中根本不存在具有所述大平均直径的大沉淀物。在普通Ni基合金的金属显微结构中不存在的沉淀物却包含在形成本发明实施方案的锻模10的Ni基合金的金属显微结构中。
几乎所有的沉淀物和大沉淀物的组成都是Ni3Nb(γ”相)。沉淀物或大沉淀物中可以包括组成为Ni3(Al,Ti)的γ’相。
如上所述,本发明实施方案的锻模10由Ni基合金制成,该Ni基合金的金属显微结构中含有与商购产品中的沉淀物相比更大且主要是γ”相的沉淀物。换句话说,该Ni基合金是沉淀硬化合金,该合金具有极好的硬度、强度和韧性。如上所述,该Ni基合金的金属显微结构中沉淀物的比例略低于商购产品。
与其中的基础金属颗粒的晶粒尺寸小于ASTM中规定的8级的锻模,即具有大颗粒尺寸密度的锻模相比,锻模10的洛氏C标度硬度(HRC)高。具体来说,大粒度密度的锻模的HRC最大是40。相反,本发明实施方案的锻模10的HRC大于40。具有所述高硬度的该锻模具有良好的耐磨性。因此,该锻模具有长的使用寿命。
接下来说明本发明实施方案的Ni基合金的生产方法。如流程图4所示,该生产方法包括对未热处理的Ni基合金进行固溶处理的第一个步骤S1、进行一次时效处理的第二个步骤S2和进行二次时效处理的第三个步骤S3。
至于本发明实施方案的未热处理的Ni基合金,选择的未热处理的Ni基合金中的晶粒尺寸为ASTM中的8级且其组成等同于Inconel 718。在第一个步骤S1中对未热处理的Ni基合金进行固溶处理,以在合金的基础金属中形成溶质原子的固溶体。这一步骤的处理条件可以是:温度约为980-1000℃,保温时间约为1.5-2小时。
然后在第二个步骤S2中通过一次时效处理沉淀出沉淀物。对组成等同于Inconel 718的未热处理的Ni基合金进行一次时效处理的温度范围优选为610-660℃。当设定上述温度范围时,在基础金属晶粒和晶粒边界处将浓密地沉淀出小沉淀物(主要是γ”相)。如果温度低于610℃,很少沉淀出沉淀物,因为产生的晶核数目少。因此,成品Ni基合金的金属显微结构中大沉淀物的密度难以达到10个/μm2,并且,难以改进Ni基合金及用其制成的锻模10的各种性能。另一方面,如果温度高于660℃,则形成大的晶核。结果导致平均直径大于1μm的巨大沉淀物的比例增加。如上所述,巨大沉淀物不能使Ni基合金(锻模10)的各种性能有大的改进。另外在这种情况下,不容易改进Ni基合金(锻模10)的各种性能。优选温度为630℃。
一次时效处理的保温时间优选为5-10小时。如果保温时间少于5小时,则形成的晶核数目少。另一方面,即使处理时间超过10小时,Ni基合金的各种性能也不会有大的改进。因此,这样的处理是不经济的。另外,成品锻模10的生产效率下降。优选的保温时间为8小时。
然后在第三个步骤S3中进行二次时效处理。二次时效处理使一次时效处理中沉淀的沉淀物长大,成为大沉淀物。另外,也会形成新的晶核并长大。因此,可以得到在金属显微结构中分散有前面定义的沉淀物和大沉淀物的Ni基合金。
在二次时效处理中,优选的温度范围为710-760℃,优选的保温时间为5-10小时。如果温度低于710℃和/或保温时间少于5小时,则难以得到大沉淀物,因为沉淀物生长不充分。如果温度高于760℃和/或保温时间超过10小时,则平均直径大于1μm的巨大沉淀物的比例很大,因为晶核生长很大。这两种情况都难以改进Ni基合金(锻模10)的各种性能。优选的温度为740℃,优选的保温时间为8小时。
对得到的上述Ni基合金进行各种加工工序可以生产出锻模10。
用装备有锻模10的锻造机进行热锻,方法如下:首先将由SCR420H、SCM420H、HNCM等制成的环状工件(没有图示)加热到约1100-1200℃。然后将环状工件置于锻模10的大通孔12中。在该工序中,环状工件置于大通孔12的底部。
然后用冲杆(没有图示)挤压环状工件。挤压使环状工件的材料流入小通孔14。另外,进入小通孔14的部分材料流入形成轮齿的沟槽18。插入小通孔14的销钉(没有图示)使该材料的流动停止。
在该工序中,热量从环状工件传递到锻模10。锻模10难以膨胀,因为锻造机在锻模10周围紧固有多个支撑件。因此在锻模10中产生热应力。但是,如上所述,在锻模10的Ni基合金的金属显微结构中分散有平均直径基本相同的大沉淀物。另外,金属显微结构中含有合适密度的沉淀物。因此,沉淀物和大沉淀物(主要是γ”相)大大抑制了Ni基合金(锻模10)中热应力的传递。
简而言之,锻模10由因为金属显微结构中含有沉淀物和大沉淀物而使其硬度、强度及韧性都改进的Ni基合金制成。因此,对热应力的抵抗力很高,该模具不易磨损和碎裂。具体来说,可以重复热锻约14700次。用由本发明的实施方案的生产方法得到的Ni基合金制成的锻模10的使用寿命约为普通锻模的五倍。
在热锻过程中,从环状工件传来的热使锻模10的温度升高。如上所述,锻模10的Ni基合金是在610-660℃下一次时效处理5-10小时、然后在710-760℃下二次时效处理5-10小时得到的合金。因此,沉淀物没有完全沉淀。因此在热锻过程中,Ni基合金的金属显微结构中新沉淀出附加沉淀物。新沉淀的沉淀物使Ni基合金的硬度、强度及韧性得到进一步改进。锻模10的使用寿命显著延长。
锻模10具有高的耐磨性,原因在于其HRC大于40。因此,使用寿命得以进一步延长。
用由本发明的实施方案的生产方法得到的Ni基合金制成的锻模10很少磨损和碎裂。因此,替换锻模10的频率极低。因此,没有必要制备大量备用锻模。因此,可以降低锻造作业需要的费用。
中断锻造作业的频率也很小,因为替换锻模10的频率小。因此,齿轮1的生产效率高。
在上述锻造工序中,流入小通孔14的材料形成小直径部分3,流入形成轮齿的沟槽18的材料形成外齿4。在大通孔12中形成直径拓宽至通孔12的直径的大直径部分2。这样就得到成品齿轮1。
在上述实施方案中,锻模10用于热锻。锻模10也可以用于冷锻。
在上述实施方案中,Ni基合金应用于锻模10。该Ni基合金也可用于生产结构部件如涡轮机叶片或其它结构部件。
虽然已经参照优选实施方案对本发明进行了特定演示和说明,但是应当理解的是,在不背离所附权利要求书所限定的精神和保护范围的情况下,本领域普通技术人员能够对其进行一些变化和改进。

Claims (18)

1、一种Ni基合金,其含有下述元素:50-55%重量比的Ni,17-21%重量比的Cr,2.8-33%重量比的Mo,总量4.75-5.5%重量比的Ta和Nb,条件是Ta不超过0.1%重量比,0.65-1.15%重量比的Ti,0.2-0.8%重量比的Al,和作为余量的Fe及不可避免的杂质,
其中,在用电子束透射厚度已标准化为10nm的透射电子显微镜进行二维观察时,所述Ni基合金中包括每μm2不少于700个的第一种沉淀物,所述第一种沉淀物的长直径都不小于0.5nm;和
其中,在所述第一种沉淀物中包括平均直径为25nm-1μm的第二种沉淀物,所述平均直径定义为:(长直径+短直径)/2。
2、根据权利要求1的Ni基合金,其还含有下述元素:不超过0.08%重量比的Co,不超过0.01%重量比的B,不超过0.08%重量比的Cu,不超过0.08%重量比的C,不超过0.35%重量比的Si,不超过0.35%重量比的Mn,不超过0.015%重量比的P,和不超过0.015%重量比的S。
3、根据权利要求1的Ni基合金,其中,所述第一种沉淀物中包括每μm2不少于10个的第二种沉淀物。
4、根据权利要求1的Ni基合金,其中,所述第一种沉淀物和所述第二种沉淀物中至少含有一种γ”相。
5、根据权利要求1的Ni基合金,其中,在所述Ni基合金中基础金属的晶粒尺寸不小于ASTM中规定的8级。
6、根据权利要求5的Ni基合金,其中,其洛氏C标度硬度大于40。
7、一种Ni基合金的生产方法,其中,在用电子束透射厚度已标准化为10nm的透射电子显微镜进行二维观察时,所述Ni基合金中包括每μm2不少于700个的第一种沉淀物,每个第一种沉淀物的长直径都不小于0.5nm,在所述第一种沉淀物中包括平均直径为25nm-1μm的第二种沉淀物,所述平均直径定义为:(长直径+短直径)/2,所述生产方法包括:
对含有下述元素的未热处理的Ni基合金进行固溶处理:50-55%重量比的Ni,17-21%重量比的Cr,2.8-33%重量比的Mo,总量4.75-5.5%重量比的Ta和Nb,条件是Ta不超过0.1%重量比,0.65-1.15%重量比的Ti,0.2-0.8%重量比的Al,和作为余量的Fe及不可避免的杂质;
所述固溶处理后在第一温度下进行一次时效处理;和
在比第一温度高的第二温度下进行二次时效处理,其中
所述第一温度是610-660℃,所述第二温度是710-760℃;所述一次时效处理和所述二次时效处理中的保温时间都是5-10小时。
8、根据权利要求7的方法,其中,所述未热处理的Ni基合金还含有下述元素:不超过0.08%重量比的Co,不超过0.01%重量比的B,不超过0.08%重量比的Cu,不超过0.08%重量比的C,不超过0.35%重量比的Si,不超过0.35%重量比的Mn,不超过0.015%重量比的P,和不超过0.015%重量比的S。
9、根据权利要求7的方法,其中,所述第一种沉淀物和所述第二种沉淀物中至少含有一种γ”相。
10、根据权利要求7的方法,其中,所述未热处理的Ni基合金中基础金属的晶粒尺寸不小于ASTM中规定的8级。
11、一种由Ni基合金制成的锻模(10),所述Ni基合金含有下述元素:50-55%重量比的Ni,17-21%重量比的Cr,2.8-33%重量比的Mo,总量4.75-5.5%重量比的Ta和Nb,条件是总计Ta不超过0.1%重量比,0.65-1.15%重量比的Ti,0.2-0.8%重量比的Al,和作为余量的Fe及不可避免的杂质,
其中,在用电子束透射厚度已标准化为10nm的透射电子显微镜进行二维观察时,Ni基合金中包括每μm2不少于700个的第一种沉淀物,所述第一种沉淀物的长直径都不小于0.5nm;和
在所述第一种沉淀物中包括平均直径为25nm-1μm的第二种沉淀物,所述平均直径定义为:(长直径+短直径)/2。
12、根据权利要求11的锻模(10),其中,所述Ni基合金还含有下述元素:不超过0.08%重量比的Co,不超过0.01%重量比的B,不超过0.08%重量比的Cu,不超过0.08%重量比的C,不超过0.35%重量比的Si,不超过0.35%重量比的Mn,不超过0.015%重量比的P,和不超过0.015%重量比的S。
13、根据权利要求11的锻模(10),其中,所述第一种沉淀物中包括每μm2不少于10个的第二种沉淀物,所述第二种沉淀物的所述平均直径均为25nm-1μm。
14、根据权利要求11的锻模(10),其中,所述第一种沉淀物和所述第二种沉淀物中至少含有一种γ”相。
15、根据权利要求11的锻模(10),其中,在所述Ni基合金中基础金属的晶粒尺寸不小于ASTM中规定的8级。
16、根据权利要求15的锻模(10),其中,其洛氏C标度硬度大于40。
17、根据权利要求11的锻模(10),其中,所述锻模(10)用于热锻。
18、根据权利要求16的锻模(10),其中,所述锻模(10)用于热锻。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7156932B2 (en) * 2003-10-06 2007-01-02 Ati Properties, Inc. Nickel-base alloys and methods of heat treating nickel-base alloys
US7531054B2 (en) * 2005-08-24 2009-05-12 Ati Properties, Inc. Nickel alloy and method including direct aging
KR101399795B1 (ko) * 2006-08-08 2014-05-27 헌팅턴 앨로이즈 코오포레이션 용접 금속 및 용접에서 사용되는 물품, 용접물 및 용접물의제조 방법
US7985304B2 (en) * 2007-04-19 2011-07-26 Ati Properties, Inc. Nickel-base alloys and articles made therefrom
JP2010138476A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Toshiba Corp ジェットポンプビームおよびその製造方法
CN102181752A (zh) * 2011-04-21 2011-09-14 江苏新华合金电器有限公司 核电站蒸汽发生器用手孔封盖弹簧材料及其制备方法
CN102304688A (zh) * 2011-09-28 2012-01-04 贵州红林机械有限公司 高温合金gh23228材料的时效处理方法
JP5670929B2 (ja) * 2012-02-07 2015-02-18 三菱マテリアル株式会社 Ni基合金鍛造材
DE102012024130B4 (de) * 2012-12-11 2014-09-11 Klaus Union Gmbh & Co. Kg Spalttopf für magnetgekuppelte Pumpen sowie Herstellungsverfahren
CN103381459B (zh) * 2013-06-03 2015-03-04 上海齐耀动力技术有限公司 一种高温合金钢加热器筒体的模锻工艺
CN103526124B (zh) * 2013-10-28 2015-10-21 江西省萍乡市三善机电有限公司 一种新型高耐热涡轮增压器密封环及其制备方法
US11207725B2 (en) * 2015-09-29 2021-12-28 Hitachi Metals, Ltd. Hot forging die and manufacturing process for forged product using the same, and manufacturing process for hot forging die
US10563293B2 (en) 2015-12-07 2020-02-18 Ati Properties Llc Methods for processing nickel-base alloys
CN110153350A (zh) * 2019-06-24 2019-08-23 重庆大学 一种大型热锻模具及其制造方法
CN111187999B (zh) * 2020-02-17 2020-12-08 河北工业大学 一种增强多晶Ni-Cr-Al基合金抗燃气腐蚀性能的热处理方法
CN112593120A (zh) * 2020-12-09 2021-04-02 上海蓝铸特种合金材料有限公司 一种镍基多元合金及其制成的管材和制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3660177A (en) 1970-05-18 1972-05-02 United Aircraft Corp Processing of nickel-base alloys for improved fatigue properties
US3705827A (en) * 1971-05-12 1972-12-12 Carpenter Technology Corp Nickel-iron base alloys and heat treatment therefor
US3871928A (en) * 1973-08-13 1975-03-18 Int Nickel Co Heat treatment of nickel alloys
JPS60221542A (ja) 1984-04-17 1985-11-06 Hitachi Metals Ltd 大気中で使用可能な高温鍛造金型用ニツケル基鋳造合金
US5059257A (en) * 1989-06-09 1991-10-22 Carpenter Technology Corporation Heat treatment of precipitation hardenable nickel and nickel-iron alloys
JPH06240427A (ja) 1993-02-16 1994-08-30 Japan Steel Works Ltd:The 析出硬化型超耐熱合金の製造方法
US5725692A (en) * 1995-10-02 1998-03-10 United Technologies Corporation Nickel base superalloy articles with improved resistance to crack propagation
JPH09184053A (ja) 1996-01-08 1997-07-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 粉末冶金製品の熱処理方法
JPH10237609A (ja) 1997-02-24 1998-09-08 Japan Steel Works Ltd:The 析出強化型Ni−Fe基超合金の製造方法
JPH10265878A (ja) 1997-03-24 1998-10-06 Hitachi Metals Ltd 高靭性Ni基合金およびその製造方法
US6063212A (en) 1998-05-12 2000-05-16 United Technologies Corporation Heat treated, spray formed superalloy articles and method of making the same
US6730264B2 (en) * 2002-05-13 2004-05-04 Ati Properties, Inc. Nickel-base alloy

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