一种低铼第三代镍基单晶合金及其制备方法.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CN106011540A(43)申请公布日2016.10.12(21)申请号201510622767.2(22)申请日2015.09.28(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人赵玉涛徐凯梁向锋王安东张弛(51)Int.Cl.C22C19/05(2006.01)C22C1/03(2006.01)C30B29/52(2006.01)C30B11/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种低铼第三代镍基单晶合金及其制备方法(57)摘要本发明属于镍基高温合金领域，特指一种低铼第三代镍基单晶合金及其制备方法。其成份包括Cr、Co、W、Mo、Re、Ta、Al、Hf和Ni，其中Re：3.0-4.5%，其特征在于：控制Ta/(W+Mo)值在1：1-2之间。该发明主要步骤是采用真空自耗炉，将原材料制备成为自耗电极，通过多次试验制备成为母合金；再采用螺旋选晶法通过定向凝固炉制备单晶试棒，最后对单晶高温合金试棒进行热处理。本发明合金主要通过调整Ta/(W+Mo)比值来提高合金的持久强度及抗热腐蚀性，使得合金满足第三代镍基单晶高温合金性能，且含Re量少，并且在900℃时长期时效无TCP相析出，稳定性好。CN106011540ACN106011540A权利要求书1/2页1.一种低铼第三代镍基单晶合金，其成份包括Cr、Co、W、Mo、Re、Ta、Al、Hf和Ni，其中Re：3.0-4.5%，其特征在于：控制Ta/(W+Mo)值在1：1-2之间，即保证了单晶合金析出相的体积分数，又在单晶合金降低Re的情况下，保持单晶合金的持久强度与抗热腐蚀性。2.如权利要求1所述的一种低铼第三代镍基单晶合金，其特征在于：所述单晶合金的成份还包括Nb和Ti，Ti：0-0.5%，Nb：0.2-2.0%。3.如权利要求1所述的一种低铼第三代镍基单晶合金，其特征在于：所述单晶合金的成份中，Cr：2.0-4.0%，Co：7.0-10.0%，W：6.0-9.0%，Mo：1.0-2.0%，Ta：5.0-9.0%，Al：5.0-7.0%，Hf：0.1-0.2%，其余为Ni。4.如权利要求1所述的一种低铼第三代镍基单晶合金，其特征在于：所述的单晶合金的成份，按照质量百分比计算为：Cr：2.0-4.0%，Co：7.0-10.0%，W：6.0-9.0%，Mo：1.0-2.0%，Re：3.0-4.5%，Ta：5.0-9.0%，Al：5.0-7.0%，Ti：0-0.5%，Nb：0.2-2.0%，Hf：0.1-0.2%，其余为Ni。5.如权利要求1所述的一种低铼第三代镍基单晶合金的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将合金所需要的纯金属元素与中间合金，按照比例压φ50制成棒料，作为自耗电极；（2）将制备好的自耗电极放入真空自耗电弧炉中进行母合金的熔炼；（3）将步骤（2）获得的母合金再次加工为自耗电极，进行二次熔炼，重复上述过程，反复熔炼四次；（4）将步骤（3）得到的母合金通过定向凝固炉制备单晶合金；（5）对获得的单晶合金进行热处理。6.如权利要求5所述的一种低铼第三代镍基单晶合金的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述合金成份的配比中，按照熔点高低，将难熔元素与低熔点元素混合搭配，制备Re-Hf、W-Mo-Ni、W-Cr-Ni、Al-Ni以及Co-Ni-W等四种熔点接近的中间合金，其余三种金属元素成份采用纯度为99.9%的纯金属元素。7.如权利要求5所述的一种低铼第三代镍基单晶合金的制备方法，其特征在于：考虑到压料过程中材料的损耗，可在铝箔进行包裹下进行压料，减少材料损失。8.如权利要求5所述的一种低铼第三代镍基单晶合金的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述利用真空自耗电弧炉熔炼时控制电压在40V，电弧电流为3200A，等待稳弧之后降至3000A。9.如权利要求5所述的一种低铼第三代镍基单晶合金的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的第二次与第三次熔炼需要逐步的升高电压，第二次熔炼电压为45V，电弧电流为3500A，稳弧之后降至3200A；第三次与第四次一样，熔炼电压为40-50V，稳弧之后电流为3200-3500A即可。10.如权利要求5所述的一种低铼第三代镍基单晶合金的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的使用定向凝固炉进行单晶实验时，抽拉速度取值范围在3-5mm/min。11.如权利要求5所述的一种低铼第三代镍基单晶合金的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的热处理工艺如下所示：1350℃-1352℃，保温时间10-12小时，空冷至室温；1345℃-1348℃，保温时间8-10小时，空冷至室温；2CN106011540A权利要求书2/2页13