一种低密度且抗热腐蚀性能优良的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CN112746328A(43)申请公布日2021.05.04(21)申请号202011382771.3(22)申请日2020.12.01(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)发明人刘金来赵乃仁王新广周亦胄孙晓峰(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人于晓波(51)Int.Cl.C30B29/52(2006.01)C30B11/00(2006.01)C30B33/02(2006.01)C22C19/05(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种低密度且抗热腐蚀性能优良的单晶高温合金及其制备工艺(57)摘要本发明公开了一种低密度且抗热腐蚀性能优良的单晶高温合金，属于抗热腐蚀单晶高温合金及其制备和热处理领域。合金化学成分：Cr15.5～16.5％，Co8.0～9.0％，W5.6～6.4％，Al3.6～4.2％，Ti3.6～4.2％，Ta0.7～1.2％，其余为Ni。采用单晶生长工艺制备，单晶生长炉温度梯度40K/cm～80K/cm，浇注温度1500～1550℃，经热处理后使用。本发明合金在1000℃/137MPa持久条件下寿命≥300h，其承温能力比DZ438G合金提高约20℃；高温抗氧化性能和抗热腐蚀性能均优于抗热腐蚀合金K438G和DZ438G。热处理窗口宽，固溶处理易于控制。CN112746328ACN112746328A权利要求书1/1页1.一种低密度且抗热腐蚀性能优良的单晶高温合金，其特征在于：按重量百分比计，该单晶高温合金的化学成分为：Cr15～17％，Co7～10％，W5～7％，Al3.5～4.5％，Ti3.5～4.5％，Ta0.5～1.5％，其余为Ni。2.按照权利要求1所述的低密度且抗热腐蚀性能优良的单晶高温合金，其特征在于：按重量百分比计，该单晶高温合金化学成分为：Cr15.5～16.5％，Co8.0～9.0％，W5.6～6.4％，Al3.6～4.2％，Ti3.6～4.2％，Ta0.7～1.2％，其余为Ni。3.按照权利要求1所述的低密度且抗热腐蚀性能优良的单晶高温合金，其特征在于：按重量百分比计，该单晶合金化学成分如下：Cr16％，Co8.5％，W6％，Al3.9％，Ti3.8％，Ta1％，其余为Ni。4.按照权利要求1所述的低密度且抗热腐蚀性能优良的单晶高温合金，其特征在于：合金中Al与Ti的重量百分比含量之和大于7.5％，且Al和Ti重量的比值在0.78～119之间。5.根据权利要求1-4任一所述的低密度且抗热腐蚀性能优良的单晶高温合金的制备方法，其特征在于：按照所述单晶高温合金化学成分配料，采用真空感应炉熔炼工艺制备母合金，然后采用定向凝固炉并按照单晶生长工艺制备单晶高温合金；单晶生长工艺中，单晶生长炉温度梯度范围40K/cm～80K/cm，浇注温度1500～1550℃，模壳温度与浇注温度保持一致，生长速率为3～8mm/min。6.根据权利要求5所述的低密度且抗热腐蚀性能优良的单晶高温合金的制备方法，其特征在于：该单晶高温合金的热处理制度包括如下步骤：(1)固溶处理：在1090～1110℃保温6～10小时，随后升温至1230-1250℃保温3～6小时，然后空冷至室温；(2)高温时效处理：在1080～1100℃保温2～5小时，随后空冷至室温；(3)低温时效处理：在830～870℃保温20～26小时，随后空冷至室温。7.按照权利要求6所述的低密度且抗热腐蚀性能优良的单晶高温合金的制备方法，其特征在于：该单晶高温合金的热处理制度包括如下步骤：(1)固溶处理：在1100℃保温8小时，随后升温至1240℃保温4小时，然后空冷至室温；(2)高温时效处理：在1090℃保温2小时，随后空冷至室温；(3)低温时效处理：在850℃保温24小时，随后空冷至室温。2CN112746328A说明书1/6页一种低密度且抗热腐蚀性能优良的单晶高温合金及其制备工艺技术领域[0001]本发明涉及抗热腐蚀单晶高温合金及其制备和热处理领域，具体涉及一种低密度且抗热腐蚀性能优良的单晶高温合金及其制备工艺，主要适用于在1000℃以下使用的涡轮发动机的叶片材料。背景技术[0002]镍基单晶高温合金由于具有优越的综合性能，是目前及将来相当长时期内先进涡轮发动机中承受温度最高，应力载荷最大的关键部件的首选材料。[0003]单晶高温合金的发展可分为三种类型：(1)高强度单晶合金:合金化的办法是加入相当多的Al元素,以保证γ′强化相的数量；同时加入大量的W、Mo、Ta、Re等难熔金属元素,进一步提高强度，但也增加了合金密度,达8.5-9.0g/cm3。Re的加入又使合金的价格大幅度