一種耐高溫鎳基合金的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種耐高溫鎳基合金的制備方法，所述鎳基合金以重量百分數計由下列組分組成：Cr：26.0-28.0％，Co：5.3-5.7％，Mo：8.2-8.6％，W：2.4-2.8％，V：0.4-0.6％，Ta：3.8-4.2％，Al：5.6-6.0％，Ti：1.3-1.7％，Nb：2.1-2.5％，B：0.004-0.006％，0.1≤Cu≤0.4，0＜C≤0.08，0＜Si≤0.3，0＜Mn≤0.5，余量為Ni，所述制備方法為：按上述合金成分進行配料后，進行冶煉，控制真空度約0.01-0.1Pa，原料全部熔化后保持熔煉功率不變15-25分鐘；提高真空度至約0.001-0.01Pa，在1650℃-1670℃精煉6-8分鐘，調整成分使其符合要求；然后調整至約1600-1620℃澆注成錠；然后進行熱處理，先將鑄錠加熱到約1250℃-1270℃，保溫3h-5h，空冷至室溫，再加熱到約1140℃-1160℃下，保溫3h-5h，空冷至室溫；然后再加熱到約1050℃-1070℃下，保溫30h-36h，空冷至室溫。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及合金金屬領域，特別涉及。
技術介紹
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600°C以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料。半個世紀以來，航空發動機渦輪前溫度從40年代的730°C提高到1677°C。使用溫度的提高對航空發動機材料提出了越來越苛刻的要求。鎳基高溫合金是迄今性能最為優越，用途最為廣泛航空發動機材料。當前該合金使用溫度的上限溫度達到了1200°C左右，已接近于合金的熔點，但仍是目前先進發動機中承受溫度最高，應力載荷最大的關鍵部件的首選材料。鎳基高溫合金具有優異的抗高溫氧化和高溫腐蝕的性能。與鐵基高溫合金相比， 鎳基高溫合金具有良好的導熱性、較高的組織穩定性，可以固溶更多的元素而不產生有害相；鎳基高溫合金與鈷基合金相比，具有比重輕、價格低、強度高和抗氧化性好的特點。此夕卜，鎳基高溫合金還具有優良的可鑄性與高溫持久性能。決定鎳基高溫合金優異性能的是其沉淀析出的面心立方金屬間化合物Y '相(Ni3Al)強化。有些合金如In718還有序體心四方、"(Ni3Nb)強化。一般的鈷基高溫合金由于缺乏相的強化作用，僅靠固溶強化和碳化物強化，因此一般難以達到鎳基高溫合金的強度水平。鎳基高溫合金通過適當調節合金成分，可以使合金不但具有鈷基合金無法比擬的高溫強度，而且還具有較高的初熔溫度、較好的冷熱疲勞性能、較高的塑性和韌性，較高的抗氧化和耐腐蝕性，較低的密度，在航空發動機很多部件上應用具有特殊的意義。國內用于航空發動機的鎳基高溫合金盡管已開發了很多，例如K403、K405、K441和K417G等合金，這些合金最大的缺點就是初熔溫度及塑性與鈷基高溫合金相比相差較大，限制了這些合金的應用。金屬間化合物雖然具有比重低和強度高的特點，但由于其塑性和抗氧化性較差，限制了其使用。所以就需要開發一種合金，要求具有高初熔溫度、低密度、具有良好鑄造性能、好的熱疲勞性能和較高的抗高溫氧化性能。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術的目的之一在于提供一種有較高熔點能夠長時間耐受1350°C以上高溫的，且同時具有較好抗拉強度和屈服強度的鎳基合金的制備方法。為實現上述目的，本專利技術采用如下的技術方案，所述鎳基合金以重量百分數計由下列組分組成Cr 26. 0-28. O %, Co :5. 3-5. 7 %, Mo :8. 2-8. 6 %, W 2. 4-2. 8 %, V 0. 4-0. 6 %,Ta 3. 8-4. 2 %，Al :5.6-6.0 %，Ti :1. 3-1.7 %，Nb :2. 1-2.5 %, B 0. 004-0. 006 %,0.I ^ Cu ^ 0. 4,0 < C ^ 0. 08,0 < Si ^ 0. 3,0 < Mn ^ 0. 5，余量為 Ni，所述制備方法為按上述合金成分進行配料后，進行冶煉，控制真空度約O. 01-0. IPa，原料全部熔化后保持熔煉功率不變15-25分鐘；提高真空度至約O. 001-0. OlPa，在1650°C _1670°C精煉6-8分鐘，調整成分使其符合要求；然后調整至約1600-162(TC澆注成錠；然后進行熱處理，先將鑄錠加熱到約1250°C -1270°C，保溫3h-5h，空冷至室溫；再加熱到約1140°C -1160°C下，保溫3h-5h，空冷至室溫；然后再加熱到約1050°C -1070°C下，保溫30h-36h，空冷至室溫。鉻能顯著提高強度、硬度、耐磨性、抗氧化性、耐腐蝕性，可以作為耐高溫合金材料的重要合金元素。本專利技術提供的合金中含有較高的Co、W、Mo、Ta等強化元素，使合金具有較好的高溫持久性能和較高的高溫強度。 本專利技術加入適量的B和V可形成適量的彌散分布的碳化物，同時B可強化晶界，從而進一步提聞鎮基合金的聞溫性能。本專利技術通過使合金中含有較高的Al含量和適當的Ti含量，以保證合金良好的抗氧化性能和較高的室溫和高溫強度。本專利技術加入適當的Nb，可以抑制偏析，提高組織穩定性。本專利技術具有如下有益效果I)如上所述，調整了合金的成分組成，在大量實驗的基礎上，確定了合金的組成元素以及各元素的含量，使得各元素的作用達到協同技術效果，特別是Co、W、Mo、Ta等提高高溫性能的合金元素，其技術效果相互協同，使得合金的熔點可以超過1470°C，使得產品的耐高溫、耐氧化性能明顯得到了提高，可以長時間的工作在1350°C -1400°C的高溫下。2)除耐高溫外，合金元素配比的調整使得強度、韌性以及耐腐蝕性能等綜合性能明顯改善。3)針對成分調整，調整了制備工藝，特別是調整了熱處理制度，配合成分調整使得合金設計性能得意良好的體現和發揮。具體實施例方式實施例一，所述鎳基合金以重量百分數計由下列組分組成Cr 26. 0%, Co 5. 7%, Mo 8. 2%, W 2. 8%, V 0. 4%, Ta 4. 2%, Al 5. 6%, Ti 1. 7%,Nb :2. I %，B :0. 006 %，O. I 彡 Cu 彡 O. 4，O < C 彡 O. 08，O < Si 彡 O. 3，O < Mn 彡 O. 5，余量為Ni，所述制備方法為按上述合金成分進行配料后，進行冶煉，控制真空度達O. OlPa,原料全部熔化后保持熔煉功率不變25分鐘；提高真空度至O. OOlPa，在1670°C精煉6分鐘，調整成分使其符合要求；然后調整至1620°C澆注成錠；然后進行熱處理，先將鑄錠加熱到1250°C，保溫5h，空冷至室溫；再加熱到1140°C下，保溫5h，空冷至室溫；然后再加熱到1050°C下，保溫36h，空冷至室溫。實施例二，所述鎳基合金以重量百分數計由下列組分組成Cr 28. 0%, Co 5. 3%, Mo 8. 6%, W 2. 4%, V 0. 6%, Ta 3. 8%, Al 6. 0%, Ti 1. 3%,Nb 2. 5%,B 0. 004%,O. I 彡 Cu 彡 O. 4，O < C 彡 O. 08，O < Si 彡 O. 3，O < Mn 彡 O. 5，余量為Ni，所述制備方法為按上述合金成分進行配料后，進行冶煉，控制真空度達O. IPa，原料全部熔化后保持熔煉功率不變15分鐘；提高真空度至O. OlPa，在1650°C精煉8分鐘，調整成分使其符合要求；然后調整至1600°C澆注成錠；然后進行熱處理，先將鑄錠加熱到1270°C，保溫3h，空冷至室溫；再加熱到1160°C下，保溫3h，空冷至室溫；然后再加熱到1070°C下，保溫30h，空冷至室溫。實施例三，所述鎳基合金以重量百分數計由下列組分組成Cr 27. 0%, Co 5. 5%, Mo 8. 4%, W 2. 6%, V 0. 5%, Ta 4. 0%, Al 5. 8%, Ti 1. 5%,Nb :2. 3 %，B :0. 005 %，O. I 彡 Cu 彡 O. 4，O < C 彡 O. 08，O < Si 彡 O. 3，O < Mn 彡 O. 5，余量為Ni，所述制備方法為按上述合金成分進行配料后，進行冶煉，控制真空度達O. 05Pa,原料全部熔化后保持熔煉功率不變20分鐘；提高真空度至O. 005Pa,在1660°本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耐高溫鎳基合金的制備方法，其特征在于，所述鎳基合金以重量百分數計由下列組分組成：Cr：26.0？28.0％，Co：5.3？5.7％，Mo：8.2？8.6％，W：2.4？2.8％，V：0.4？0.6％，Ta：3.8？4.2％，Al：5.6？6.0％，Ti：1.3？1.7％，Nb：2.1？2.5％，B：0.004？0.006％，0.1≤Cu≤0.4，0＜C≤0.08，0＜Si≤0.3，0＜Mn≤0.5，余量為Ni，所述制備方法為：按上述合金成分進行配料后，進行冶煉，控制真空度約0.01？0.1Pa，原料全部熔化后保持熔煉功率不變15？25分鐘；提高真空度至約0.001？0.01Pa，在1650℃？1670℃精煉6？8分鐘，調整成分使其符合要求；然后調整至約1600？1620℃澆注成錠；然后進行熱處理，先將鑄錠加熱到約1250℃？1270℃，保溫3h？5h，空冷至室溫；再加熱到約1140℃？1160℃下，保溫3h？5h，空冷至室溫；然后再加熱到約1050℃？1070℃下，保溫30h？36h，空冷至室溫。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉綠均，
申請(專利權)人：葉綠均，
類型：發明
國別省市：