一种无铼镍基单晶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*CN103436740A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103436740103436740A(43)申请公布日2013.12.11(21)申请号201310343196.X(22)申请日2013.08.08(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人陈光周雪峰郑功严世坦(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人朱显国(51)Int.Cl.C22C19/05(2006.01)C30B29/52(2006.01)C30B11/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图1页附图1页(54)发明名称一种无铼镍基单晶高温合金及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种无铼镍基单晶高温合金及其制备方法。本发明无铼镍基单晶高温合金成分按质量百分比表示为7.25-7.75%的Cr、4.8-5.2%的Co、1.8-2.2%的Mo、7.8-8.2%的W、6.3-6.7%的Ta、6.0-6.2%的Al，0.12–0.18%的Hf、0.04–0.06%的C、0.003–0.005%的B、0.010–0.030%的Y，其余为Ni。制备上述无铼镍基单晶高温合金，包括以下步骤：采用真空感应炉熔炼母合金，通过重力铸造制备母合金铸棒；采用籽晶法通过Bridgeman定向凝固技术在温度梯度为150-250K/cm，抽拉速率为5-100μm/s范围内制备单晶试棒；单晶高温合金在1295-1305℃范围内进行2-4小时的固溶处理，随后进行空冷，接着在1090-1310℃范围内进行2-4小时的高温时效处理，随后进行空冷；然后在850-890℃范围内进行16-24小时的低温时效处理，随后进行空冷。CN103436740ACN103467ACN103436740A权利要求书1/1页1.一种无铼镍基单晶高温合金，其特征在于，按质量百分比计，合金成分如下：Cr7.0–8.0%，Co4.5–5.5%，Mo1.5–2.5%，W7.5–8.5%，Ta6.1–6.9%，Al5.8–6.4%，Hf0.10–0.20%，C0.03–0.07%，B0.002–0.006%，Y0.010–0.030%，余量为Ni。2.按照权利要求1所述的镍基单晶高温合金，其特征在于，按质量百分比计，合金成分如下：Cr7.25–7.75%，Co4.8–5.2%，Mo1.8–2.2%，W7.8–8.2%，Ta6.3–6.7%，Al6.0–6.2%，Hf0.12–0.18%，C0.04–0.06%，B0.003–0.005%，Y0.010–0.030%，余量为Ni。3.一种制备上述无铼镍基单晶高温合金的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：第一步：将按照设计好的成分配比的原料放入真空感应炉熔炼母合金，通过重力铸造制备母合金铸棒；第二步：采用籽晶法通过Bridgeman定向凝固技术制备单晶试棒；第三步：单晶高温合金热处理。4.按照权利要求3所述的制备无铼镍基单晶高温合金的方法，其特征在于第一步中所述母合金熔炼时采用氧化钙坩埚，熔炼功率为20-25kW，熔炼时间为15-30分钟。5.按照权利要求3所述的制备无铼镍基单晶高温合金的方法，其特征在于第一步中所述母合金铸棒的重力铸造是采用非自耗电弧熔炼和水冷铜模成型，采用的电流为550-650A。6.按照权利要求3所述的制备无铼镍基单晶高温合金的方法，其特征在于第二步中所述制备单晶时温度梯度为150-250K/cm，抽拉速率为5-100μm/s。7.按照权利要求3所述的制备无铼镍基单晶高温合金的方法，其特征在于第三步中所述单晶高温合金热处理工艺：在1295-1305℃范围内进行2-4小时的固溶处理，随后进行空冷；接着在1090-1110℃范围内进行2-5小时的高温时效处理，随后进行空冷；然后在850-890℃范围内进行16-24小时的低温时效处理，随后进行空冷。2CN103436740A说明书1/5页一种无铼镍基单晶高温合金及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种镍基单晶高温合金及其制备方法，具体涉及一种低成本、耐高温、高强度的无铼(Re)镍基单晶高温合金及制备方法，可用作航空发动机涡轮叶片材料。背景技术[0002]随着航空事业的发展，涡轮叶片作为航空发动机中承受温度载荷最剧烈、工作环境最恶劣的部件，其不断上升的工作温度对高温合金性能的要求不断提高，涡轮叶片材料从锻造高温合金、铸造多晶高温合金发展到定向凝固柱晶和单晶。目前，发动机的进口温度已高达1400℃，传统铁基和钴基高温合金已不能满足要求，镍基单晶高温合金具有在0.8~0.9倍熔点下保持抗蠕变和抗疲劳能力的同时，还显示出优秀的抗氧化和抗腐蚀性，成为涡轮叶片的主要