一种高比蠕变强度的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CN105506387A(43)申请公布日2016.04.20(21)申请号201510966509.6C22F1/10(2006.01)(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)C30B29/52(2006.01)C30B11/00(2006.01)C30B33/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种高比蠕变强度的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高比蠕变强度的镍基单晶高温合金及其制备方法和在制备航空发动机涡轮叶片中的应用，其成分特征(wt％)如下：Cr7～9.5％；W0.4～1.0％；Ta0.5～3.5％；Mo4.0～7.0％；Al5.5～7.0％；Ti0.4～2.0％；Nb0.9～2.0％；Co2.0～5.0％；Hf0.05-0.15％；Ni余量。本发明的合金通过真空感应炉熔炼，重熔、定向凝固、热处理得到。本发明与现有的其他第二代镍基单晶高温合金相比具有较好的蠕变性能，但合金密度和成本明显降低，可用于制备航空发动机涡轮叶片中，可满足现代高推重比航空发动机的设计需要。CN105506387ACN105506387A权利要求书1/2页1.一种高比蠕变强度的镍基单晶高温合金，其特征在于，由以下重量百分含量的元素构成：2.根据权利要求1所述的高比蠕变强度的镍基单晶高温合金，其特征在于，由以下重量百分含量的元素构成：3.根据权利要求2所述的高比蠕变强度的镍基单晶高温合金，其特征在于，由以下重量百分含量的元素构成：2CN105506387A权利要求书2/2页4.根据权利要求1～3任一项所述的高比蠕变强度的镍基单晶高温合金，其特征在于，其在室温25℃时的密度不大于8.2g/cm3，且在140MPa应力下比蠕变寿命P满足380≥P＝(温度+273)(log蠕变寿命+20)×105/密度≥370，其中，温度的单位为℃，蠕变寿命的单位为小时，密度的单位为g/cm3。5.根据权利要求1～4任一项所述的高比蠕变强度的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:将单晶试棒在1270-1370℃范围内进行2-6小时的固溶处理，随后进行空冷；接着在920-1020℃范围内进行3-8小时的高温时效处理，随后进行空冷；然后在830-910℃范围内进行18-28小时的低温时效处理，随后进行空冷处理，最后得到高比蠕变强度的镍基单晶高温合金。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，将单晶试棒在1310-1330℃范围内进行3-5小时的固溶处理，随后进行空冷；接着在960-980℃范围内进行4-6小时的高温时效处理，随后进行空冷；然后在870-890℃范围内进行20-24小时的低温时效处理，随后进行空冷处理，最后得到高比蠕变强度的镍基单晶高温合金。9.根据权利要求1～4任一项所述的高比蠕变强度的镍基单晶高温合金在制备航空发动机涡轮叶片中的应用。3CN105506387A说明书1/6页一种高比蠕变强度的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及其制备领域，具体涉及一种高比蠕变强度的镍基单晶高温合金及其制备方法在制备航空发动机涡轮叶片中的应用。背景技术[0002]随着航空发动机向高推重比方向的发展，发动机涡轮前进口温度和内部压力不断提高，要求涡轮叶片、导向叶片等发动机热端部件具有更高的承温能力，因此，这些热端部件必须用高温合金来制备。[0003]镍(Ni)基合金可以利用多种强化手段提高合金的承温能力，如利用多种高溶点/贵金属元素(钨(W)、钼(Mo)、钴(Co)、铬(Cr)、铼(Re)、钌(Ru)和钒(V)等)固溶强化；利用铝(Al)、钛(Ti)、铌(Nb)和钽(Ta)等形成共格有序的A3B型金属间化合物γ′(Ni3(Al，Ti))相作为沉淀相，使合金得到有效的析出相强化；利用硼(B)、锆(Zr)、镁(Mg)和稀土(R