[发明专利]镍基合金

说明书

一种镍基合金组合物，该镍基合金组合物按重量百分比计由以下项组成：1.0％至3.5％的铝、0.0％至3.6％的钛、0.0％至6.0％的铌、0.0％至4.9％的钽、0.0％至5.4％的钨、0.0％至4.0％的钼、8.9％至30.0％的钴、10.8％至20.6％的铬、0.02％至0.35％的碳、0.001％至0.2％的硼、0.001％至0.5％的锆、0.0％至5.0％的铼、0.0％至8.5％的钌、0.0％至4.6％的铱、0.0％至0.5％的钒、0.0％至1.0％钯、0.0％至1.0％的铂、0.0％至0.5％的硅、0.0％至0.1％的钇、0.0％至0.1％的镧、0.0％至0.1％的铈、0.0％至0.003％的硫、0.0％至0.25％的锰、0.0％至6.0％的铁、0.0％至0.5％的铜、0.0％至0.5％的铪，其余为镍和附带的杂质，所述组合物满足下式：4.2≤(W_W+0.92W_Re+1.58W_Ru)+W_Mo，W_Al+0.5W_Ti+0.3W_Nb+0.15W_Ta≤4.0并且3.0≤W_Al+0.5W_Ti+1.5(0.3W_Nb+0.15W_Ta)，其中W_Nb、W_Ta、W_Ti、W_Mo、W_Al、W_Re和W_Ru分别是所述合金中的铌、钽、钛、钼、铝、铼和钌的重量百分比。

技术领域

本发明涉及设计应用于增材制造(AM)工艺的镍基超合金组合物，这种工艺的实例包括但不限于基于粉末床的AM方法(例如，选择性激光熔化、电子束熔化)、直接金属沉积方法(例如粉末沉积和金属丝的方法)。

背景技术

金属AM作为一种新的制造方法正在兴起，其可以带来许多好处，诸如增加组件的复杂性、即时制造以及减少材料浪费。然而，随着加工技术的成熟，人们将注意力集中在开发新型金属合金上，该新型金属合金设计用于克服该工艺中最重要限制之一，特别是将易加工性与高性能材料性质相结合。当前，存在将已经以铸造形式或锻造形式成功制造的镍基超合金转用到AM工艺的趋势。然而，事实证明，这在很大程度上是不合适的，原因在于这类合金不能满足AM工艺中易加工性所需的许多材料特性，从而导致加工中的实质性困难，并导致材料不具有预期的结构完整性。

表1列出了在商业应用中广泛使用的镍基超合金的多种组成示例。

表1：通常使用的镍基超合金的标称组成(wt％计)。

这些材料用于生产耐腐蚀组件，这些组件在包括航空航天、发电、化学加工以及石油和天然气工业在内的许多工业中能够在高温下保持高强度。它们包含多达十种不同的合金化元素，以赋予所需的性组合。然而，对于这些合金中的许多合金，所采用的元素的组合限制了通过AM来加工材料的能力。对于其他合金，可达到的强度是有限的。期望得到具有强度和被AM加工的能力的改进组合的合金。此外，还期望在其他性质(例如，耐蠕变性、密度、成本、耐腐蚀性)之间进行权衡取舍。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍基合金，该镍基合金适合于通过AM工艺生产高强度、耐腐蚀的工程制品，该工程制品特别是用于需要超过650℃的高温强度(拉伸强度、蠕变强度)的应用中，并且与材料在成本和密度上的出色平衡相结合。