[发明专利]一种铂族元素强化的高热稳定性高强度镍基单晶高温合金

说明书

本发明公开了一种铂族元素强化的高热稳定性高强度单晶高温合金，属于镍基单晶高温合金技术领域。按重量百分含量计，该合金化学成分为：Cr 2～6％，Co 7～14％，Mo 1～3％，W 4.5～6.5％，Al 4.7～6.7％，Ta 5～9％，Re 5.4～7％，Ru 2～5％，Ir 1～3％，Hf 0‑0.2％，Y 0‑0.2％，其余为Ni。该合金具有高温组织稳定性高、高温强度优异、抗氧化性强等优点，特别适合制造航空、航天、能源等领域的热端高温部件。

技术领域

本发明涉及镍基单晶高温合金技术领域，具体涉及一种铂族元素强化的高热稳定性高强度镍基单晶高温合金，该合金适用于制造航空、航天、能源等领域的热端高温部件。

背景技术

随着航空、航天、能源等工业领域的发展，对高温合金承温能力的要求也在不断提高，铸造镍基高温合金先后经历了铸造等轴晶、定向柱状晶和单晶等几个发展阶段。镍基单晶高温合金是伴随着定向凝固工艺的应用而逐渐发展起来的。镍基单晶合金自问世以来，以其较高的承温能力，优越的抗蠕变性能以及良好的抗氧化抗腐蚀性能，成为先进航空发动机和工业燃气轮机热端部件的首选材料。至今镍基单晶高温合金也已经发展了五代合金。

随着单晶高温合金代次的不断提高，其W、Mo、Re、Cr等难熔元素总量逐渐增加，其高温强度逐步获得提高。但是随着Re、W、Mo等难熔元素总量的提高，合金中析出TCP相的倾向显著增强，TCP相可以成为裂纹萌生位置，同时也降低了合金强化效果，导致合金力学性能尤其是蠕变性能显著下降。因此，获得高热稳定性高强度镍基单晶高温合金是未来发展趋势。

发明内容

为了解决现在技术中镍基单晶高温合金高温组织稳定性差、强度低等问题，本发明的目的在于提供一种铂族元素强化的高热稳定性高强度镍基单晶高温合金，基于Ru、Ir等铂族元素对TCP相形成的抑制作用，结合Re、W、Mo、Cr等元素对TCP相形成的促进作用，综合各元素协调耦合作用，获得高热稳定性高强度镍基单晶高温合金，该合金适于制造航空、航天、能源等领域的热端高温部件。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种铂族元素强化的高热稳定性高强度镍基单晶高温合金，按重量百分含量计，该合金化学成分如下：

Cr 2～6％，Co 7～14％，Mo 1～3％，W 4.5～6.5％，Al 4.7～6.7％，Ta 5～9％，Re 5.4～7％，Ru 2～5％，Ir 1～3％，Hf 0-0.2％，Y 0-0.2％，其余为Ni。

按重量百分含量计，该合金优选化学成分如下：

Cr 2.5～5.5％，Co 8～12％，Mo 1.5～3％，W 5～6％，Al 5～6.5％，Ta 5～8.5％，Re 5～7％，Ru 2～5％，Ir 1～3％，Hf 0-0.2％，Y 0-0.2％，其余为Ni。

所述镍基单晶高温合金中，Ru与Ir的总含量≥4wt.％。

本发明上述镍基单晶高温合金中，杂质的成分满足以下要求：

O≤0.003wt.％，N≤0.002wt.％，S≤0.003wt.％，P≤0.002wt.％，Si≤0.2wt.％，Pb≤0.0003wt.％，Bi≤0.00005wt.％。

本发明中合金(DD495)化学成分设计主要依据如下：