CN1382819A - 一种定向凝固钴基高温合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高温合金技术,特别提供了一种定向凝固的钴基高温合金。它包含(重量百分比):C0.3～0.5,B0.008～0.07,Al0.7～1.3,Ni9～12,Cr24～27,W6～9,Mo0.1～0.5,Ti0.1～0.3,Ta0.1～0.5,Co余;所述合金成份还包括Zr0.1～0.3。本发明高温性能好,塑性明显提高,持久性能好,使用寿命长。
Description
本发明涉及高温合金技术，特别提供了一种定向凝固钴基高温合金。
钴基高温合金是固溶强化和碳化物弥散强化合金，具有较高的初熔温度，良好的抗氧化、耐腐蚀性能，较好的蠕变强度和优异的热疲劳性能，特别是具有非常平坦的应力——断裂时间——温度参数特性。这种综合性能优越的合金，用作耐高温、耐腐蚀和长寿命的工作部件，具有特殊的意义。X40是一种老牌号的等轴晶铸造钴基高温合金，具有比一般镍基和铁基高温合金高得多的初熔温度、良好的抗氧化耐腐蚀性能、较好的抗蠕变强度和冷热疲劳性能，因而X40合金长期广泛应用于航空、舰船和陆用发电发动机涡轮导向器叶片等热端部件。但X40的致命弱点是高温强度低，塑性有限。
本发明的目的在于提供一种高温强度、塑性性能更为优异的定向凝固钴基高温合金。
本发明的技术方案是：它包含(重量百分比)：
C 0.3～0.5 B 0.008～0.07 Al 0.7～1.3 Ni 9～12 Cr 24～27
W 6～9 Mo 0.1～0.5 Ti 0.1～0.3 Ta 0.1～0.5 Co余。
还含有Zr 0.1～0.3。
本发明具有如下优点：
1.高温性能好，可以定向凝固。本发明主要是在原X40合金基础上，通过添加B、Al、Zr等合金元素微合金化，使得合金高温性能提高，并可以定向凝固；本发明由于在合金中加入了微量Al，使得在液态金属和型芯或陶瓷型壳界面上形成一层Al2O3薄膜，从而避免了在长时间定向凝固过程中发生界面反应。
2.塑性明显提高。本发明980℃延伸率为30～50％，面收缩率为50～80％，而X40合金分别为3％和5％。
3.持久性能好，使用寿命长。本发明650℃/444MPa条件下，尽管应力比X40高出52MPa，持久寿命仍然是X40的2倍；816℃/206MPa时是X40的4～8倍；980℃/83MPa条件下，应力比X40高28MPa，持久寿命却是X40的2～3倍；100小时持久强度极限表明，本发明合金比X40合金使用温度可以提高45℃，可延长使用寿命4～8倍。
下面通过实施例详述本发明。
实施例1
本实施例合金成份见表1。
表1
| 合金元素 | C | B | Al | Zr | Ni | Co |
| 含量(wt％) | 0.45 | 0.01 | 0.8 | 0.15 | 11 | 余 |
| 合金元素 | Cr | W | Mo | Ti | Ta | |
| 含量wt％ | 25 | 7.5 | 0.2 | 0.15 | 0.25 |
本发明工作原理如下：
本发明主要是在原X40合金基础上，通过添加B、Al、Zr等合金元素微合金化，使得合金高温性能提高，并可以定向凝固；本发明由于在合金中加入了微量Al，使得在液态金属和型芯或陶瓷型壳界面上形成一层Al2O3薄膜，从而避免了在长时间定向凝固过程中发生界面反应；C和B对合金高温持久性能的影响十分显著，随着C、B含量的增加，合金持久寿命显著提高，但在上述成分范围内，C的影响不及B显著，而且在C含量较高时合金持久性能变化趋于平缓，所以添加微量B对提高合金性能十分有利；添加微量Zr对改善定向凝固合金横向性能有利。本发明合金与X40相比塑性得到明显提高：980℃延伸率为30～50％，面收缩率为50～80％(X40分别为3％和5％)。合金持久性能也显著提高：650℃/444 MPa条件下，尽管应力比X40高出52MPa，持久寿命仍然是X40的2倍；816℃/206MPa时是X40的4～8倍；980℃/83MPa条件下，应力比X40高28MPa，持久寿命却是X40的2～3倍。100小时持久强度极限表明，本发明合金比X40合金使用温度可以提高45℃，可延长使用寿命4～8倍。
合金在真空感应炉中熔炼后，再放入真空定向凝固炉中，定向凝固成Φ16×140mm钴基高温合金试样，与X40合金试样做性能比较、结果见表2。
表2
| 条 件 | 合金 | τ(hr) | δ(％) | ψ(％) | |||||||
| θ(℃) | σ(MPa) | ||||||||||
| 650 | 444 | 本发明 | 696 | 712 | 21.9 | 19.6 | |||||
| 392 | X40 | 342 | 6.6 | 5.0 | |||||||
| 750 | 314363 | 本发明 | 45169 | 777 | 300 | 36.432 | 32.8 | 16.7 | 5148 | 36.4 | 26.5 |
| 310 | X40 | 100 | 5.8 | 5.7 | |||||||
| 816 | 206225 | 本发明 | 1119237 | 981 | 505 | 23.234.8 | 36.0 | 26.4 | 39.675 | 70.0 | 69 |
| 206 | X40 | 131 | 14.0 | 13.5 | |||||||
| 850 | 185 | 本发明 | 412 | 30 | 46.3 | ||||||
| 185 | X40 | 100 | |||||||||
| 900 | 125 | 本发明 | 424 | 639 | 26 5 | 12.9 | 31.8 | 58.9 | |||
| 125 | X40 | 100 | |||||||||
| 980 | 83 | 本发明 | 291 | 195 | 170 | 24 | 24.8 | 32 | 47.6 | 45.8 | 78.8 |
| 55 | X40 | 100 | 3.0 | 3.0 | |||||||
实施例2
与实施例1不同之处在于，本实施例合金成份见表3。
表3
| 合金元素 | C | B | Al | Zr | Ni | Co |
| 含量(wt％) | 0.31 | 0.04 | 1.25 | 9.5 | 余 | |
| 合金元素 | Cr | W | Mo | Ti | Ta | |
| 含量wt％ | 25 | 7.5 | 0.4 | 0.3 | 0.2 |
合金在真空感应炉中熔炼后，再放入真空定向凝固炉中，定向凝固成Φ16×140mm钴基高温合金试样，与X40合金试样做性能比较、结果见表4。
表4
| 条 件 | 合金 | τ (hr) | δ(％) | ψ(％) | |||||||
| 0(℃) | σ(MPa) | ||||||||||
| 650 | 460 | 本发明 | 158 | 21.3 | 19.6 | ||||||
| 392 | X40 | 342 | 6.6 | 5.0 | |||||||
| 750 | 338 | 本发明 | 91 | 29 | 51.9 | ||||||
| 310 | X40 | 100 | 5.8 | 5.7 | |||||||
| 816 | 245 | 本发明 | 149 | 140 | 44.8 | 20 | 64 | 32 | |||
| 206 | X40 | 131 | 14.0 | 13.5 | |||||||
| 850 | 196206 | 本发明 | 172970 | 158 | 266 | 23.343.2 | 18.4 | 42.8 | 59.073.6 | 66 | 76.8 |
| 185 | X40 | 100 | |||||||||
| 900 | 145 | 本发明 | 88 | ||||||||
| 125 | X40 | 100 | |||||||||
| 980 | 103 | 本发明 | 23 | 44.8 | 64 | ||||||
| 55 | X40 | 100 | 3.0 | 3.0 | |||||||
Claims (2)
1.一种定向凝固钴基高温合金，其特征在于它包含(重量百分比)：
C 0.3～0.5 B 0.008～0.07 Al 0.7～1.3 Ni 9～12 Cr 24～27
W 6～9 Mo 0.1～0.5 Ti 0.1～0.3 Ta 0.1～0.5 Co余。
2.按照权利要求1所述定向凝固钴基高温合金，其特征在于：所述合金成份还包括Zr0.1～0.3。
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|---|---|---|---|
| CNB011138955A CN1137277C (zh) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 一种定向凝固钴基高温合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB011138955A CN1137277C (zh) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 一种定向凝固钴基高温合金 |
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| CN1382819A true CN1382819A (zh) | 2002-12-04 |
| CN1137277C CN1137277C (zh) | 2004-02-04 |
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ID=4660592
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB011138955A Expired - Lifetime CN1137277C (zh) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 一种定向凝固钴基高温合金 |
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| CN (1) | CN1137277C (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100543164C (zh) * | 2007-04-25 | 2009-09-23 | 中国科学院金属研究所 | 一种定向凝固抗热腐蚀镍基铸造高温合金及其制备方法 |
| CN101248198B (zh) * | 2005-09-15 | 2010-06-16 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 高耐热性、高强度Co基合金及其制造方法 |
| CN106903453A (zh) * | 2015-12-22 | 2017-06-30 | 通用电气公司 | 合金、焊接制品及焊接方法 |
| CN107012366A (zh) * | 2010-08-23 | 2017-08-04 | 三菱日立电力系统株式会社 | Co 基合金锻造部件 |
| CN109811199A (zh) * | 2019-02-21 | 2019-05-28 | 宁国市华成金研科技有限公司 | 一种定向凝固钴基高温合金的制备方法 |
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2001
- 2001-04-25 CN CNB011138955A patent/CN1137277C/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN1137277C (zh) | 2004-02-04 |
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