[发明专利]一种长时稳定性好的高温合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种长时稳定性好的高温合金，所述高温合金包括：C：0.05～0.16％；Cr：8.0～9.5％；Co：9～10.5％；W：9.0～10.5％；Mo：0.2～1.0％；Ta：2.5～3.5％；Al：5.0～6.0％；Ti：0.5～1.5％；B：0.01～0.02％；Hf：1.0～2.0％；Zr：0.004～0.06％；Mg：0.001～0.005％；Si≤0.15％；Mn≤0.05％；余量为Ni和不可避免的杂质，以质量计；其中，B、Mg的质量百分含量满足关系式0.032％≤B+12.6Mg≤0.068％。本发明的长时稳定性好的高温合金不仅具有优良的力学性能，还具有长时稳定性和持久寿命，完全满足先进航空发动机和燃气轮机设计和使用的要求，适用于航空发动机和燃气轮机热端部件透平叶片等中长期服役的零部件。

技术领域

本发明属于高温合金技术领域，具体涉及一种长时稳定性好的高温合金，特别地，还涉及一种长时稳定性好的高温合金的制备方法。

背景技术

目前先进航空发动机和燃气轮机不仅对精密热端部件的初始加工精度和装配精度要求极高，而且要求在800-1200℃高温长期服役过程中不能发生失效断裂，即要求合金具有优异的高温长时稳定性能，以免在检修周期到来前发生零件失效。目前国内外现有的高温合金中能够完全满足上述要求的合金几乎没有，一般能够达到上述力学性能的合金长时稳定较差，在2000h处理后析出TCP相，导致性能下降。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：目前在先进航空发动机、燃气轮机等领域使用的高温合金无法满足需求，所需求的高温合金在具体性能指标上，有以下需求：室温下拉伸性能Rm≥966MPa，Rp0.2≥725MPa，A≥6%；高温拉伸900℃Rm≥700MPa，Rp0.2≥420MPa，A≥6%，980℃，200MPa下持久时间＞65h；950℃处理3000h后不能析出TCP相，但是目前没有高温合金可以满足上述需求。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明实施例提出一种长时稳定性好的高温合金及制备方法，这种长时稳定性好的高温合金不仅具有优良的力学性能，还具有长时稳定性和持久寿命，完全满足先进航空发动机和燃气轮机设计和使用的要求，适用于航空发动机和燃气轮机热端部件透平叶片等中长期服役的零部件。

根据本发明实施例的长时稳定性好的高温合金，其中包括：0.032%≤B+12.6Mg≤0.068%余量为Ni和不可避免的杂质，以质量计；

其中，B、Mg的质量百分含量满足关系式0.032%≤B+12.6Mg≤0.068%。

根据本发明实施例的长时稳定性好的高温合金带来的优点和技术效果，1、本发明实施例中采用高Al、低Ti、高Ta的强化元素设计方案，对传统的Ni₃（Al、Ti）强化相进行了改性，形成了含Al更高并同时含有Ta的Ni₃（Al、Ti、Ta）强化相，相比于传统的Ni₃（Al、Ti）强化相，本发明实施例中的高温合金具有更优异的耐高温性能；2、本发明实施例的合金中限定了元素B、Mg的质量百分含量满足关系式0.032%≤B+12.6Mg≤0.068%，使合金不仅具有优异的拉伸性能和持久寿命，合金在950℃处理3000h后没有析出TCP相，具有优良的长时服役稳定性，因此本发明实施例的合金能够满足先进航空发动机和燃气轮机设计和使用的要求。

根据本发明实施例的长时稳定性好的高温合金，其中，所述Al、Ti和Ta的质量百分含量满足关系式9.1%≤Al+Ti+Ta≤9.9%。

根据本发明实施例的长时稳定性好的高温合金的制备方法，其中，包括以下步骤：

a、根据所需合金配比，将Cr、Co、W、Mo、Ta、B、Hf、Zr、Mg、Si、Mn和部分C原料加于坩埚内，真空条件下加热所述坩埚，使所述坩埚中的原料熔化，随后保温；