[发明专利]一种高性能的镍基耐热合金

说明书

公开了一种镍基耐热合金，所述合金的成分包括：C 0.01‑0.10wt％、Si 0.2‑0.8wt％、Mn 0.2‑1.0wt％、S≤0.02wt％、Co 2.0‑6.0wt％、Cr 12.0‑16.0wt％、Mo 0.6‑2.4wt％、Nb 1.0‑3.0wt％、Ti 2.0‑4.0wt％、Zr 0.5‑1.5wt％、Y₂O₃ 1.2‑3.6wt％、Ca 2.0‑4.0wt％、Al 6.0‑8.0wt％、Mg 0.6‑2.4wt％，余量为Ni和不可避免的杂质。上述镍基耐热合金高温抗拉强度和屈服强度相对于现有技术得到改善，同时高温持久强度也得到大大改善。

技术领域

本发明属于合金技术领域，涉及一种高性能的镍基合金，尤其是涉及一种高性能的镍基耐热合金。

背景技术

在众多动力装置中，燃气轮机是一类重要的动力装置。近年来，随着燃气轮机功率不断提升，涡轮燃气进口温度也相应不断提高。高蒸汽参数的燃气轮机对耐热材料提出了更高的性能要求。早期用于燃气轮机的耐热材料主要是奥氏体耐热钢材，但这类材料热传导率不高，线性膨胀系数较高，从而导致事故率居高不下，蒸汽参数提升乏力。随后出现的是铁素体耐热钢。这类材料加热时较为稳定，热膨胀系数较小，同时具有优异的高温耐氧化性。然其高温强度不如奥氏体耐热钢材，同样限制了其进一步应用。

随着蒸汽轮机主蒸汽温度进一步提高至700℃或更高，这对蒸汽轮机关键部件材料的高温拉伸强度、屈服强度和高温持久性能提出了更高要求。传统的奥氏体耐热钢和铁素体耐热钢已经难以满足设计要求，必须选用镍基耐热合金。

中国专利申请CN1348016A公开了一种适用于高温腐蚀环境的高性能镍基合金，该合金中加入含量较高的高熔点氧化物Y₂O₃，后者能够极度地细化晶粒，而且弥散均匀地分布在基体上，显著提高合金基体和氧化膜的粘附性，提高合金的抗氧化性能和耐腐蚀性能。该合金能够在1200℃以上作为耐热部件使用，但是该合金的高温拉伸强度、屈服强度和高温持久性能不能满足上述需求。

中国专利申请CN110241331A公开了一种镍基粉末高温合金，该合金通过控制Cr、Mo、W、Ru含量以降低TCP相析出倾向，同时通过添加固溶强化元素、γ’相形成元素和晶界强化元素实现合金较高的高温抗拉强度和屈服强度，同时该合金具备较高的高温持久强度。然而，作为评价高温耐热材料的主要指标，通常以工作温度下10万小时(外推法)的持久强度作为关键评价指标。该合金的相应指标仍然低于现有技术。

针对上述技术缺陷，仍然需要寻找一种高温拉伸强度、屈服强度和高温持久强度的高性能的镍基耐热合金。

发明内容

本发明目的是提供一种高温拉伸强度、屈服强度和高温持久强度的高性能的镍基耐热合金。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种镍基耐热合金，所述合金的成分包括：C 0.01-0.10wt％、Si 0.2-0.8wt％、Mn0.2-1.0wt％、S≤0.02wt％、Co 2.0-6.0wt％、Cr 12.0-16.0wt％、Mo 0.6-2.4wt％、Nb1.0-3.0wt％、Ti 2.0-4.0wt％、Zr 0.5-1.5wt％、Y₂O₃ 1.2-3.6wt％、Ca 2.0-4.0wt％、Al6.0-8.0wt％、Mg 0.6-2.4wt％，余量为Ni和不可避免的杂质。

根据本发明所述的镍基耐热合金，其中，Y₂O₃的平均粒径D₈₀为500-900nm。