一种含铂无铼镍基单晶高温合金及其制备方法和应用.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CN105543568A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201510965384.5(22)申请日2015.12.21(71)申请人杭州浙高合金材料有限公司地址310000浙江省杭州市杭州经济技术开发区白杨街道21号大街600号6幢529室(72)发明人谷月峰(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人陈升华(51)Int.Cl.C22C19/05(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图1页(54)发明名称一种含铂无铼镍基单晶高温合金及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种含铂无铼镍基单晶高温合金及其制备方法和应用，由以下质量比的成分构成：Cr2～4％；W3～5％；Ta5.5～8％；Mo1～2％；Pt10～12.5％；Al6～8％；Ti0.05～0.6％；Nb0.1～1.0％；Co10.5～14.0％；Hf0.05-0.2％；Si0.05～0.40％；Ce0.05～0.2％；Ni余量。本发明方法，先在真空感应炉熔炼浇注成化学成份符合要求的母合金，然后再通过定向凝固设备重熔、定向凝固成单晶试棒，单晶试棒再进行热处理后得到本发明的合金。本发明的合金具有高强度、低成本等特点，非常适合用于制备航空发动机的涡轮叶片。CN105543568ACN105543568A权利要求书1/3页1.一种含铂无铼镍基单晶高温合金，其特征在于，由以下质量百分含量的合金成分构成：2.根据权利要求1所述的含铂无铼镍基单晶高温合金，其特征在于，由以下质量百分含量的合金成分构成：3.根据权利要求2所述的含铂无铼镍基单晶高温合金，其特征在于，由以下质量百分含量的合金成分构成：2CN105543568A权利要求书2/3页4.根据权利要求1～3任一项所述的含铂无铼镍基单晶高温合金,其特征在于，在合金中弥散分布着具有有序结构的(Ni,Pt)3(Al,Ti)，能析出强化相γ和γ′相，晶格常数在1100℃满足：0.9950aγ≤aγ′≤0.9970aγ，γ′相的体积分数为70％-75％，合金在1070℃/137MPa时持久寿命大于1000小时。5.根据权利要求1～4任一项所述的含铂无铼镍基单晶高温合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:第一步：将按照设计好的成分配比原料放入真空感应炉熔炼合金，铸造制备出母合金棒材；第二步：将母合金棒材先通过定向凝固设备重熔，再利用螺旋选晶器或仔晶法定向凝固成单晶试棒；第三步：将制得的单晶试棒在1250℃～1380℃固溶处理3～8h，随后进行空冷；接着在1000-1150℃范围内进行2-6小时的高温时效处理，随后进行空冷；然后在800-950℃范围内进行18-30小时的低温时效处理，随后进行空冷处理，最后得到含铂无铼镍基单晶高温合金。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，第二步中，仔晶法定向凝固采用布里兹曼定向凝固技术。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在温度梯度为50-200℃/cm，抽拉速率为1-5mm/min范围内制备单晶试棒。8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，第三步中，将制得的单晶试棒在1300℃～1330℃固溶处理4.5～6.5h，随后进行空冷；接着在1030-1130℃范围内进行3-5小时的高温时效处理，随后进行空冷；然后在830-930℃范围内进行22-26小时的低温时效处理，随后进行空冷处理，最后得到含铂无铼镍基单晶高温合金。9.根据权利要求1～4任一项所述的含铂无铼镍基单晶高温合金在制备航空发动机的3CN105543568A权利要求书3/3页涡轮叶片中的应用。4CN105543568A说明书1/7页一种含铂无铼镍基单晶高温合金及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及镍基单晶高温合金领域，具体涉及一种含铂无铼镍基单晶高温合金及其制备方法和应用。背景技术[0002]涡轮(透平)前进气温度是衡量燃机热效率和水平最重要的指标之一：目前，国际最先进航空发动机的透平前温度已达1750度，在研的达1850度；大型地面燃机透平前温度达1600度的J级也已进入商业运行，未来级(透平初温达1700度)燃气轮机的研发业已经完成，预计5年后将进入商业化运行。[0003]基于现代燃机的工作原理和设计，涡轮(透平)前进气温度主要由涡轮关键部件的设计(如涡轮叶片的叶形、冷却气道及冷却介质等)和部件制备材料的耐温性能决定，其中，最关键的部件是涡轮高压盘和涡轮一级高压叶片，其材料和制备技术是现代发达国家航空发动机材料研发的热点和重点。现代燃机涡轮高压盘等是由变形高温合金制作而成，而涡轮一级高压叶片目前均采用空冷单晶叶片。[0004]镍基单晶高温合金用于制作涡轮