[发明专利]一种Ni‑Cr‑Al‑Fe系高温合金材料、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其是高温合金领域，具体为一种Ni-Cr-Al-Fe系高温合金材料、其制备方法及应用。本发明能够用作制造工业加热及燃气轮机部件的高温合金材料，具有较好的应用前景。

背景技术

高温合金作为军民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料，其对于航空发动机和工业燃气轮机等的发展起着重要作用。目前，随着工业燃气轮机功率的不断提高，对于高性能高温合金材料的需求亦随之增加。

因此，提供一种新的、能用于燃气轮机部件的高温合金材料，成为迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种Ni-Cr-Al-Fe系高温合金材料、其制备方法及应用，该合金能够作为制造工业加热、燃气轮机部件等的高温合金材料，满足高温等复杂工作环境下的使用要求。本发明合金材料的抗拉强度Rm达到960Mpa以上，屈服强度R_P0.2达565Mpa以上，伸长率A达到36％以上，具有较高的抗拉强度、伸长率和较好的屈服强度，能够满足燃气轮机的应用需求，有利于大幅提升燃气轮机的功率。本发明的性能显著优于现有普通高温合金材料，能够满足高温等复杂工作环境的使用要求，对于提升燃气轮机的功率，具有重要的意义，值得大规模推广和应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Ni-Cr-Al-Fe系高温合金材料，包括如下重量百分比的组分：

余量为Ni及不可避免的杂质。

包括如下重量百分比的组分：

余量为Ni及不可避免的杂质。

所述杂质包括如下重量百分比的组分：P≤0.010wt％；S≤0.005wt％；Si≤0.20wt％；Zr≤0.10wt％。

所述杂质包括如下重量百分比的组分：0.001～0.010wt％的P；0.001～0.005wt％的S；0.001～0.20wt％的Si；0.001～0.10wt％的Zr。

前述Ni-Cr-Al-Fe系高温合金材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按合金材料的配比，称取原料，将原料置于真空感应炉中熔炼，熔炼温度1540～1560℃，在熔炼过程中，调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，并控制杂质元素含量，最后将熔炼得到的溶液浇注成自耗电极；

(2)将步骤1制备的自耗电极置于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，最终重熔成电渣锭；

(3)将步骤2制备的电渣锭加热至1200～1230℃，保温20～40h，然后降温至1110～1130℃，保温2～3h后，进行锻造；锻造后空冷至室温，得锻件。

所述步骤3中，先将步骤2制备的电渣锭加热至1200～1230℃，保温24h，然后降温至1110～1130℃，保温2～3h后，进行锻造；锻造后空冷至室温，得锻件。

将制备的锻件加热至1200～1240℃进行固溶处理，保温0.8～1.5h，然后水冷至室温，即可。

将制备的锻件加热至1200～1240℃进行固溶处理，保温1.0h，然后水冷至室温，即可。

固溶处理后进行表面处理，将锻件进行表面磨光或车光处理，消除锻件表面缺陷，并使锻件的尺寸、形状、表面质量满足设计要求，得到成品钢棒。

前述Ni-Cr-Al-Fe系高温合金材料的应用，该高温合金用作制造发动机部件。

针对前述问题，本发明提供一种Ni-Cr-Al-Fe系高温合金材料、其制备方法及应用。对本发明的合金材料进行室温拉伸试验测定，其性能指标达到如下要求：抗拉强度R_m≥960Mpa；屈服强度R_P0.2≥565Mpa；伸长率A≥36.0％。

从本发明的实施例中可以看出，实施例中高温合金的性能如下：抗拉强度R_m为968～1055Mpa；屈服强度R_P0.2为570～600Mpa；伸长率A为36.2～45.2％。实施例的实验结果进一步表明，本发明高温合金材料的力学性能较好，能够满足发动机部件工作环境等高温复杂环境的使用要求，可用于制造航空用发动机部件，对于相关领域的发展，具有重要的进步意义。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。