[发明专利]一种航空航天用耐高温抗氧化镍基合金材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种航空航天用耐高温抗氧化镍基合金材料，包括以下质量百分含量的元素组分：Si：13.5~15.4%；Fe：1.5~3.9%；Ti：10.3~16.7%；C：0.1~0.4%；Al：2.2~5.8%；Ni：余量。本发明还公开了一种航空航天用耐高温抗氧化镍基合金材料的制备方法及其在航空航天用镍基合金中的应用。本发明的镍基合金材料具有特殊的微观结构，即晶粒外层由超细三维网状中间相层包裹。Ti₄Ni₄Si₇相属于高致密度组织，一方面能够有效防止氧向材料内部扩散发生氧化。另一方面，相中活性元素Ti和Si能够夺取少量扩散进去的氧，形成稳定结合的氧化物，让该材料具有非常优异的抗氧化性能。

技术领域

本发明涉及一种航空航天用耐高温抗氧化镍基合金材料及其制备方法和应用，属于航空航天技术领域。

背景技术

随着我国航天航空相关工业的发展，与之相配套的工程项目中，对在高温下具有高强度并能抗氧化耐腐蚀的镍基合金钢产品的需求量越来越多。以前，由于国内无镍基合金配套产品制造标准，因这类产品主要以镍元素为基础材料，不同于铁元素为基础材料的不锈钢配套产品，它的机械性能、抗高温性能和耐腐蚀性能远远高于不锈钢配套产品，制造难度也远远大于不锈钢配套产品，在国内基本上处于空白状态。随着国内镍基合金配套产品被广泛应用，此类产品的国产化也是大势所趋，研发能够应用于航空航天及其配套工程的耐高温抗氧化耐腐蚀的镍基合金件产品，实现国产化，有重大的技术经济意义。

当前，镍基合金因其优异的高温力学性能，已被广泛用于航空航天及其配套领域。但其应用场所面临的工况较为复杂，往往面临着高温（使用工况达1000℃以上）、强腐蚀（工况环境中含氯和硫氛围）以及强氧化（工况环境中含氧量较高）的实际工况，造成了镍基合金在使用过程中存在高温氧化、热腐蚀问题十分严重。

综上所述，本领域技术人员亟需研究一种航空航天用耐高温抗氧化镍基合金材料及其制备方法，解决镍基合金在实际使用过程中存在的高温氧化以及热腐蚀等系列问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，本发明提供一种航空航天用耐高温抗氧化镍基合金材料，该材料具有优异的抗氧化和耐高温特性。

同时，本发明提供一种航空航天用耐高温抗氧化镍基合金材料的制备方法。

同时，本发明提供一种航空航天用耐高温抗氧化镍基合金材料在航空航天用镍基合金中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种航空航天用耐高温抗氧化镍基合金材料，包括以下质量百分含量的元素组分：

。

所述材料的微观结构的晶粒由超细网状Ti₄Ni₄Si₇中间相包裹。

所述晶粒中含有Ti氧化物和Si氧化物。

一种航空航天用耐高温抗氧化镍基合金材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.按上述成分比例配料秤重，随后清洗并烘干；

S2.将烘干后的Ni、Ti、Fe、C置于坩埚中进行真空感应熔炼，待完全清化后，开启磁搅拌并继续熔炼直至元素分布均匀，获得溶体；

S3.向熔炼均匀的溶体中加入Si和Al，继续熔炼加热直至二次完全清化，随后停止加热，获得合金熔体；

S4.将冶炼好的合金熔体倒入充满氮气的气压浇铸保温炉内进行保温；

S5.再将保温炉内钢水浇铸到液态模锻机模具中进行液态模锻，锻后将合金材料脱模；

S6.将脱模后的合金材料置于真空热处理炉进行性能热处理，随后得到航空航天用耐高温抗氧化镍基合金材料。