一种高钛含量钴基高温合金及其制备方法和用途.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115821118A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211391099.3(22)申请日2022.11.08(71)申请人东北大学秦皇岛分校地址066004河北省秦皇岛市经济技术开发区泰山路143号(72)发明人高秋志马庆爽张旭明孙林林(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109专利代理师李珉(51)Int.Cl.C22C19/07(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图6页(54)发明名称一种高钛含量钴基高温合金及其制备方法和用途(57)摘要本发明属于合金领域，特别涉及一种高钛含量钴基高温合金及其制备方法和用途。所述高钛含量钴基高温合金，由Co、Ti、Mo、Al元素组成，原子百分含量Ti为12～14at.％，Mo为4～5at.％，Al为5.5～6.5at.％，余量为Co；所述Mo和Ti的原子百分含量之和不大于18at.％，所述高钛含量钴基高温合金作为航天航空发动机制造、工业燃气机轮制造、换热器制造的高温零部件材料使用。CN115821118ACN115821118A权利要求书1/1页1.一种高钛含量钴基高温合金，其特征在于，由Co、Ti、Mo、Al元素组成，原子百分含量Ti为12～14at.％，Mo为4～5at.％，Al为5.5～6.5at.％，余量为Co；所述Mo和Ti的原子百分含量之和不大于18at.％。2.根据权利要求1所述有一种高钛含量钴基高温合金，其特征在于，所述合金的铸态微观组织呈枝晶结构，由γ基体相和γ'析出相组成。3.根据权利要求2所述有一种高钛含量钴基高温合金，其特征在于，所述γ'析出相的尺寸、形状不规则，分布不均匀。4.根据权利要求1所述有一种高钛含量钴基高温合金，其特征在于，所述高钛含量钴基高温合金中Ti元素向枝晶臂中偏析，所述Co、Al和Mo元素向枝晶间中偏析。5.一种高钛含量钴基高温合金的制备方法，其特征在于，所述高钛含量钴基高温合金采用真空感应熔炼炉制备。6.权利要求1所述一种高钛含量钴基高温合金作为航天航空发动机制造、工业燃气机轮制造、换热器制造的高温零部件材料的应用。2CN115821118A说明书1/7页一种高钛含量钴基高温合金及其制备方法和用途技术领域[0001]本发明属于合金领域，特别涉及一种高钛含量钴基高温合金及其制备方法和用途。背景技术[0002]高温合金是指能够在600℃以上的高温环境下正常工作，承受较为复杂的机械应力，具有稳定性的同时又高合金化的金属材料。常见的高温合金有铁基、镍基和钴基三种，高温合金具有组织稳定、强度高、抗氧化性好以及优良的蠕变性能等特点。目前被广泛应用于能源动力、航空航天等领域。随着对高温合金的性能要求越来越高，提高高温合金的承温能力尤为重要。航空发动机和燃气轮机中应用最成功的镍基高温合金，熔点的限制其承温能力的提升极为有限，因此开发承温能力更高的新型高温合金是未来该领域的重点研究方向。[0003]钴基高温合金具有更高的初熔温度(1450℃)、优异的抗热腐蚀和耐磨损性能，以Haynes188、MAR‑M302、FSX414等为代表的传统钴基高温合金已工业化应用，但是由于该类合金主要依靠固溶强化及碳化物弥散强化，缺乏类似镍基高温合金中γ'有序相的存在，高温强度较低，发展应用受到很大限制。新型钴基高温合金相比于镍基高温合金具有更加优异的抗蠕变性能、抗腐蚀性能、耐磨性以及更高的熔点，开发潜力大，应用前景广阔。[0004]Co‑Al‑W系高温合金的问世是新型钴基高温合金发展的一个重要里程碑，然而由于该类合金中γ/γ'两相区较窄，γ'相的溶解温度也较低，约为980℃，同时较高的W含量(9‑15wt.％)导致其密度比镍基高温合金显著提高，比强度也较低，这限制了其广泛的工业化应用。探索利用其它低密度合金元素替代W元素，在确保γ'相高溶解温度、高稳定性的同时降低合金密度是新型钴基高温合金开发的关键思路。高温合金在高温服役时处在γ/γ'两相区，其中γ'相是主要强化相，其形状、尺寸和体积分数会对合金的力学性能产生显著地影响，而γ'相的显微组织主要与合金成分相关，并且具有L12结构的γ'相同时会转变成与其同素异构的具有D019结构的有害相。因此，高温合金的组织稳定性主要表现在：合金中γ'相体积分数和平均尺寸的变化，以及在高温时效过程中是否有其它有害相的析出。发明内容[0005]针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高钛含量钴基高温合金及其制备方法和用途，具体技术方案如下：[0006]一种高钛含量钴基高温合金，由Co、Ti、Mo、Al元素组成，原子百分含量Ti为12～14at.％，Mo为4～5at.％，Al为5.5～6.5at.％，余量为