一种低疏松形成倾向性的镍基单晶高温合金及其制备工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113444920A(43)申请公布日2021.09.28(21)申请号202110717234.8C21D9/00(2006.01)(22)申请日2021.06.25(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人刘纪德周亦胄王新广杨彦红孟杰孙晓峰(74)专利代理机构北京煦润律师事务所11522代理人梁永芳(51)Int.Cl.C22C19/05(2006.01)C22F1/02(2006.01)C22F1/10(2006.01)C30B11/00(2006.01)C30B29/52(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图4页(54)发明名称一种低疏松形成倾向性的镍基单晶高温合金及其制备工艺(57)摘要本发明提供了一种低疏松形成倾向性的第二代镍基单晶高温合金及其制备工艺，该合金中含有Ti0.75～2.5wt.％，通过控制Ti含量将合金内部疏松面积百分比降低至0.06％以下。制备工艺包括：定向凝固铸造单晶棒；采用真空热等静压炉进行热处理，热处理制度包括采用分阶段升温‑保温且仅在最高温度段保压的高温固溶处理、高温时效处理和低温时效处理；该合金具有优良的热稳定性和高温强度和极低的疏松形成倾向性，高温长时间热暴露后其力学性能仍维持较高水平，采用本发明的制备工艺，合金高温持久寿命提高30％以上，特别适合制造航空、航天、能源等领域的长寿命、高可靠性热端高温部件。CN113444920ACN113444920A权利要求书1/2页1.一种低疏松形成倾向性的镍基单晶高温合金，其特征在于：所述合金中含有Ti0.75～2.5wt.％，优选0.8～2.0wt.％，通过控制Ti含量将合金内部疏松面积百分比降低至0.06％以下，优选0.02％以下，更优选小于0.01％。2.根据权利要求1所述的一种低疏松形成倾向性的镍基单晶高温合金，其特征在于：按wt.％计，该合金化学成分如下：Cr6.2～6.8％，Co9.0～10.5％，Mo0.1～1.0％，W6.0～6.9％，Al5.00～6.00％，Ta6.0～7.0％，Ti0.75～2.5％，Re2.0～3.5％，Hf0.05～0.15％，La+Y≤0.1％，其余为Ni。3.根据权利要求1所述的一种低疏松形成倾向性的镍基单晶高温合金，其特征在于：按wt.％计，该合金化学成分如下：Cr6.4～6.6％，Co9.3～10.0％，Mo0.5～0.7％，W6.2～6.6％，Al5.00～5.75％，Ta6.3～6.7％，Ti0.8～2.0％，Re2.8～3.1％，Hf0.07～0.12％，La+Y≤0.1％，其余为Ni。4.根据权利要求1‑3任一所述的一种低疏松形成倾向性的镍基单晶高温合金，其特征在于：Ti/Al质量比为0.16‑0.4∶1。5.根据权利要求1‑4任一所述的一种低疏松形成倾向性的镍基单晶高温合金，其特征在于：所述镍基单晶高温合金中，杂质的成分满足以下要求：C≤0.006wt.％，Nb≤0.1wt.％，Pb≤0.0002wt.％，Bi≤0.00002wt.％，S≤0.0002wt.％，Te≤0.0001wt.％，Tl≤0.00003wt.％，Sb≤0.0002wt.％，As≤0.0005wt.％，Cd≤0.0002wt.％，Ga≤0.0015wt.％，Ge≤0.0002wt.％，Au≤0.0002wt.％，In≤0.00002wt.％，Hg≤0.0002wt.％，La≤0.001wt.％，Pd≤0.08wt.％，K≤0.001wt.％，Ag≤0.0002wt.％，Na≤0.002wt.％，Th≤0.0003wt.％，Sn≤0.0015wt.％，U≤0.0003wt.％，Zn≤0.0005wt.％，Ru≤0.1wt.％，V≤0.1wt.％，Fe≤0.25wt.％，Ca≤0.005wt.％，Cl≤0.0002wt.％，Cu≤0.005wt.％，B≤0.0025wt.％，Mg≤0.012wt.％，Mn≤0.01wt.％，N≤0.001wt.％，O≤0.001wt.％，P≤0.002wt.％，Pt≤0.08wt.％，S≤0.0005wt.％，Si≤0.04wt.％，Zr≤0.01wt.％，Y≤0.002wt.％，H≤0.0005wt.％，Ce≤0.002wt.％。6.根据权利要求1‑5任一所述的低疏松形成倾向性的镍基单晶高温合金的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、定向凝固铸造单晶棒；步骤二、采用真空热等静压炉进行热处理；热处理制度按如下步骤进行：(1)高温固溶处理：采用分阶段升温‑保温制度，且仅在最高温度段保压；将高温固溶处理后的样品以12‑18℃/min的速率从室温升到13