[发明专利]具有包括耐筏化γ′相的微观结构的镍基超合金以及由其制备的制品

说明书

在非限制性示例中，提供了一种具有包括镍基超合金的主体的制品。该镍基超合金具有微观结构，该微观结构包括γ相基体和γ′相，该γ′相包括分散在该γ相基体中的多个耐筏化γ′颗粒。该多个耐筏化γ′颗粒具有约3微米至约15微米的平均颗粒周长、约1.2至约3的平均纵横比，并且其中该镍基超合金的微观结构在整个主体上是基本上均匀的。

技术领域

本公开整体涉及镍基超合金和由其制备的制品。更具体地，本公开涉及一种具有包括耐筏化γ′相的微观结构的镍基超合金以及由其制备的制品。

背景技术

由于镍(Ni)基超合金在高温操作环境下的高强度，其已广泛用于制造各种工业部件，包括但不限于燃气轮机零件、飞行器的发动机构件、化工厂材料、汽车的涡轮增压器转子以及高温炉材料。Ni基超合金通常具有包括γ(γ)相和γ′(γ’)相的微观结构。γ相可充当γ’相的基体，并且可被称为γ基体。在γ’相中，多个γ′颗粒(“γ’颗粒”)或沉淀物可分散在γ基体中。通常认识到γ’相主要是高温下Ni基超合金的高强度的原因，Ni基超合金中γ’相的更高的体积分数或体积百分比通常与Ni基超合金的更高强化作用相关联。

尽管具有吸引人的特性，但Ni基超合金、尤其是具有单晶晶粒微观结构的超合金(例如，单晶镍基超合金)可能易于裂纹生长或筏化。例如，由Ni基超合金形成的工业部件可在某些操作条件下经历裂纹生长、断裂或筏化，从而导致操作失效、显著维护和/或维修成本。在涉及某些重部件(例如，重量可高达25kg/55lbs的燃气涡轮叶片)的应用中，挑战变得甚至更加严重。此类重部件更难以均匀地热处理，使得它们与重量小得多的部件(例如飞行器发动机部件)相比更易于裂纹生长，从而限制了对用于涉及某些重部件的应用中的Ni基超合金的选择。

使Ni基超合金和由其制备的制品的裂纹生长最小化的常规方法是减小Ni基超合金中γ’相的体积分数。然而，该方法的结果是牺牲Ni基超合金中γ’相的强化作用。

发明内容

根据本公开的第一方面提供了一种制品，所述制品包括：主体，所述主体具有第一侧壁、与所述第一侧壁相对的第二侧壁以及在所述第一侧壁与所述第二侧壁之间延伸的主体尺寸，所述主体还包括具有微观结构的镍基超合金，所述微观结构包括：γ相基体，和γ′相，所述γ′相包括分散在所述γ相基体中的多个耐筏化γ′颗粒，其中所述多个耐筏化γ′颗粒具有约3.0微米至约15.0微米的平均颗粒周长、约1.2至约3.0的平均纵横比，并且其中所述镍基超合金的所述微观结构在所述主体的整个所述主体尺寸上是基本上均匀的。

根据本公开的第二方面提供了一种镍基超合金，所述镍基超合金按所述镍基超合金的重量百分比计包括：约4.0重量％至约7.0重量％的铝(Al)、约5.0重量％至约10.0重量％的铬(Cr)、约6.0重量％至约10.0重量％的钴(Co)、0重量％至约1.5重量％的铪(Hf)、0重量％至约3.0重量％的钼(Mo)、0重量％至约2.0重量％的铌(Nb)、0重量％至约6.0重量％的铼(Re)、约4.0重量％至约10.0重量％的钽(Ta)、0重量％至约4.0重量％的钛(Ti)、约4.0重量％至约8.0重量％的钨(W)，并且其余部分为Ni和附带的杂质，其中所述镍基超合金具有微观结构，所述微观结构包括：γ相基体，和γ′相，所述γ′相包括分散在所述γ相基体中的多个耐筏化γ′颗粒，其中所述多个耐筏化γ′颗粒具有约3.0微米至约15.0微米的平均颗粒周长、约1.2至约3.0的平均纵横比，其中所述多个耐筏化γ′颗粒的所述平均颗粒周长和所述平均纵横比中的一者或两者在所述镍基超合金的整个所述微观结构中是基本上均匀的。