[发明专利]一种镍基高温合金及其设计方法

权利要求书

1.一种镍基高温合金，其特征在于，以重量百分数计，所述镍基高温合金体系由以下成分组成：Cr 5～20wt％、Co 0～15wt％、W 0～17wt％，Mo0～10wt％，Re 0～7wt％、Ru 0～6wt％、C 0～0.2％、B 0～0.2wt％、Hf 0～3wt％、Al 1～7wt％、Ti 0～5wt％、Ta 0～8wt％、余量为Ni；其中，所述镍基高温合金是由增材制造工艺制备，且所述镍基高温合金中的用于促进γ′-Ni₃Al第二相析出的合金元素的含量满足：使所述镍基高温合金中的γ′-Ni₃Al第二相的体积分数为45～60％；且所述镍基高温合金中Ti元素的含量为0-4wt％；

其中，若镍基高温合金中的用于促进γ′-Ni₃Al第二相析出的合金元素仅含铝元素，或仅含Al和Ta元素时：属于Ti元素的含量为0wt％的情形；若镍基高温合金中的用于促进γ′-Ni₃Al第二相析出的合金元素在含Al的基础上，还含有Ti或含有Ti+Ta，则Ti元素的含量满足不超过4wt％；

其中，所述镍基高温合金中的裂纹长度低于5μm，所述镍基高温合金中的裂纹面积百分比低于0.05％；所述镍基高温合金经后处理工艺，能消除裂纹。

2.根据权利要求1所述的镍基高温合金，其特征在于，所述后处理工艺选用热等静压工艺或优化增材制造工艺。

3.权利要求1或2所述镍基高温合金的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)调整镍基高温合金体系中的用于促进γ′-Ni₃Al第二相析出的合金元素的含量，计算出相应的γ′-Ni₃Al第二相的体积分数、并评估合金形成TCP有害相的倾向性；在此基础上，筛选出多组不同γ′-Ni₃Al第二相含量的镍基高温合金成分；

2)根据筛选出的多组不同γ′-Ni₃Al第二相含量的镍基高温合金成分，分别制备出多组用于增材制造的合金粉末；

3)利用激光增材制造工艺将多组所述用于增材制造的合金粉末分别制造成多个不同γ′-Ni₃Al第二相含量的镍基高温合金样品；

4)对所述镍基高温合金样品进行金相观察，分析不同γ′-Ni₃Al第二相含量的镍基高温合金的裂纹敏感性；分析得到：镍基高温合金中的γ′-Ni₃Al第二相的体积分数为不超过60％、Ti元素的含量为0-4wt％时，镍基高温合金上的裂纹能得到有效控制；其中，当所述镍基高温合金中的γ′-Ni₃Al第二相的体积分数为45～60％时，所述镍基高温合金满足高温力学性能的要求。

4.根据权利要求3所述的镍基高温合金的设计方法，其特征在于，在所述步骤1)中，用于促进γ′-Ni₃Al第二相析出的合金元素的含量的调整范围如下：Al元素的调整范围为1～7wt％、Ti元素的调整范围为0～5wt％、Ta元素的调整范围为0～8wt％。

5.根据权利要求3所述的镍基高温合金的设计方法，其特征在于，在所述步骤1)中：根据镍基高温合金的成分计算电子空位数，通过电子空位数来评估合金形成TCP有害相的倾向性。

6.根据权利要求3所述的镍基高温合金的设计方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述激光增材制造工艺选用激光送粉增材制造工艺；其中，

以粒径为53-150μm的合金粉末为原料、激光功率为400-1600W、激光光斑直径0.8～2.0mm、光束扫描速度为600～1800mm/min、道次之间搭接率为40～50％、单层厚度为0.3～0.8mm、送粉量为5～15g/min。

7.根据权利要求6所述的镍基高温合金的设计方法，其特征在于，

送粉气体为Ar气、送粉气体的压强为0.10～0.25MPa。