一种γ＇相强化钴基高温合金及其制备方法.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CN108315600A(43)申请公布日2018.07.24(21)申请号201810327918.5(22)申请日2018.04.12(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人冯强李文道李龙飞(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人皋吉甫(51)Int.Cl.C22C19/07(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22F1/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种γ＇相强化钴基高温合金及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种γ＇相强化钴基高温合金及其制备方法，属于高温合金领域，其合金化学成分按重量百分比计为：Al：3～6%，W：6～20%，Ti：2～6%，Ta：2～6%，Ni：18～38%，Cr：0～10%，Mo：0～5%，Nb：0～2%，Si：0～2%，余量Co。本发明采用真空电弧炉熔炼，在1250～1300℃进行固溶热处理，并在900～1150℃进行时效热处理。该合金由具有L12晶体结构的γ＇相强化，其具有立方形貌且体积分数大于65%，并均匀分布于具有A1晶体结构的γ基体中。该合金的γ/γ＇两相组织在900～1150℃稳定存在，且无二次相析出，是航空发动机和工业燃气轮机热端部件的候选材料。CN108315600ACN108315600A权利要求书1/1页1.一种γ＇相强化钴基高温合金，其特征在于，其合金化学成分按重量百分比为Al：3～6%，W：6～20%，Ti：2～6%，Ta：2～6%，Ni：18～38%，余量Co。2.如权利要求1所述的γ＇相强化钴基高温合金，其特征在于，所述合金化学成分按重量百分比为Al：3～6%，W：6～20%，Ti：2～6%，Ta：2～6%，Ni：18～38%，还包含Cr：0～10%，Mo：0～5%，Nb：0～2%，Si：0～2%，B：0～1%中的一种或任意几种，余量Co。3.如权利要求1所述的γ＇相强化钴基高温合金，其特征在于，所述合金化学成分按重量百分比应满足Al:W的范围为0.2～0.5。4.如权利要求1所述的γ＇相强化钴基高温合金，其特征在于，所述合金为两相组织，分别为A1晶体结构的γ基体相和L12晶体结构的γ＇析出相，其中γ＇相形貌为立方状且体积分数大于65%。5.一种制备如权利要求1-4任意一项所述的γ＇相强化钴基高温合金的制备方法，其特征在于，具体制备工艺包含以下步骤：（1）按成分配比秤取高纯度的Co、Al、W、Ti、Ta、Ni、Cr、Mo、Nb、Si、B等单质材料；（2）将上述秤取的高纯度单质原材料放置于真空电弧熔炼炉内，在高纯Ar保护气氛中进行合金熔炼，熔炼电弧的电流大小控制在280～350A，待合金完全液化后保持30～60秒，随后断电冷却至合金完全凝固，重复上述熔炼步骤，最终得到钴基高温合金锭材；（3）在高纯Ar保护气氛中，将上述制备的钴基高温合金锭材在1250～1300℃的固溶温度下保温24-30小时，空冷；接着在时效温度为900～1150℃的范围内保温50-1000小时，淬火冷却，即得到γ＇相强化钴基高温合金。6.如权利要求5所述的γ＇相强化钴基高温合金的制备方法，其特征在于，步骤（3）中钴基高温合金锭材在1250～1300℃的固溶温度下保温24小时，在时效温度为900～1150℃的范围内保温50小时。7.如权利要求5所述的γ＇相强化钴基高温合金的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述重复上述熔炼步骤为8～12遍。2CN108315600A说明书1/4页一种γ＇相强化钴基高温合金及其制备方法技术领域[0001]本发明属于高温合金技术领域，涉及一种γ＇相强化钴基高温合金及其制备方法。背景技术[0002]高温合金以其优异的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能而成为航空发动机和工业用燃气轮机的热端部件不可替代的关键材料。其中，钴基高温合金在上世纪三十年代到五十年代就已率先在燃气轮机热端部件上得到应用，其与镍基高温合金相比具有更高的熔点、更好的抗热腐蚀、抗热疲劳以及焊接性能。然而，传统钴基高温合金中因缺少L12型γ＇相强化机制，高温强度和承温能力显著低于由γ＇相强化的镍基高温合金，并逐步被其取代。[0003]2006年，Sato等人在Co-Al-W基合金中发现了高温稳定存在的L12型γ＇强化相，其溶解温度约为1000℃。随后，其他学者研究表明：Co-Al-W基多晶和单晶合金在850℃和900℃的蠕变性能分别与镍基多晶合金IN100和第一代镍基单晶高温合金RenéN4相当。因此，这种新型钴基合金表现出巨大的发展潜力，并有可能成为新一代的高温结构材料，从而迅速成为国际高温合金界的研究热点。但是，目