[发明专利]铁-镍基沉淀强化型高温合金及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及高温合金技术领域，尤其是涉及一种铁‑镍基沉淀强化型高温合金及其制备方法和应用。该合金包括按质量百分数计的C0.01%~0.035%、Cr17.1%~18.50%、Nb4.81%~5.50%、Mo3.55%~5%、Al0.5%~1.15%、Ti0.60%~1%、Fe13.1%~16%、V0.41%~0.6%、B0.001%~0.01%、Cu0.1%~0.55%、Zr0.001%~0.1%、Ce0.001%~0.01%、Mn0.001%~0.7%、Si0.01%~0.5%、P≤0.015%、S≤0.01%，以及余量的Ni。本发明的合金可在650℃及以下长期使用，在750℃下短期使用。

技术领域

本发明涉及高温合金技术领域，尤其是涉及一种铁-镍基沉淀强化型高温合金及其制备方法和应用。

背景技术

火箭发动机机匣、盘件、燃烧室隔板、涡轮燃气进气导管、燃气发生器收敛段、锥形导向器、涡轮弯通、法兰盘等零部件大量应用高强铁-镍基高温合金。近年来，随着火箭发动机的研制推进，发动机中热端部件对材料的要求越来越严苛，随着工作温度和压力的提升，部件对材料的强度和抗富氧烧蚀性能要求大幅度提高。

目前火箭发动机热端部件常用的GH4202合金、GH4169合金。随着服役温度的提升，GH4202合金的强度性能已经无法满足发动机需求，国内已广泛应用的GH4169合金，主要强化相是γ＂相，但γ＂相在高温下稳定性变差，尤其是在650℃以上，γ＂相的长大趋势非常明显并逐步与基体脱溶，失去强化效果，导致强度性能在急剧衰减，由此可见GH4169合金的强度以及组织稳定性能无法达到要求。

为了达到火箭发动机对合金性能逐步提高的要求，需要保证合金在650℃以上组织性能稳定性，同时要提高合金的高强性、抗富氧燃烧性能以及焊接性能。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供铁-镍基沉淀强化型高温合金，以解决现有技术中存在的无法满足在650℃长期工作稳定性等的技术问题。

本发明的第二目的在于提供铁-镍基沉淀强化型高温合金的制备方法。

本发明的第三目的在于提供铁-镍基沉淀强化型高温合金在热端部件中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

铁-镍基沉淀强化型高温合金，包括按质量百分数计的如下组分：

C 0.01%~0.035%、Cr 17.10%~18.50%、Nb 4.81%~5.50%、Mo 3.55%~5.00%、Al 0.5%~1.15%、Ti 0.60%~1.0%、Fe 13.10%~16.00%、V 0.41%~0.6%、B 0.001%~0.01%、Cu 0.1%~0.55%、Zr 0.001%~0.1%、Ce 0.001%~0.01%、Mn 0.001%~0.7%、Si 0.01%~0.5%、P≤0.015%、S≤0.01%，以及余量的Ni。

在本发明的具体实施方式中，所述铁-镍基沉淀强化型高温合金的主要强化相为γ＇相，次要强化相为γ＂相。进一步的，所述合金的析出相还包括碳化物，其中，碳化物包括MC型、M₆C型和M₂₃C₆型。

在本发明的具体实施方式中，所述铁-镍基沉淀强化型高温合金中，γ＇相的含量为20%~30%。

在本发明的具体实施方式中，所述铁-镍基沉淀强化型高温合金中，γ＂相的含量＜5%。

在本发明的具体实施方式中，所述铁-镍基沉淀强化型高温合金中，Al与Ti的质量百分数之比＞1.3。

在本发明的具体实施方式中，所述铁-镍基沉淀强化型高温合金中，包括按质量百分数计的如下组分：