[发明专利]镍基单晶合金、用途和热处理方法

说明书

本发明公开了一种镍基单晶合金、用途和热处理方法。该镍基单晶合金各组分重量百分比的取值范围包括：Cr：2％～4％；Al：5.55％～5.95％；Ta：8％～10％；Co：7％～10％；Mo：1％～2.5％；Re：5.5％～7％；W：4.5％～6.5％；Nb：0.4～0.6％；Ti：0.005～0.015％；C：0.006～0.015％；Hf：0.2％～0.5％；B：0.005～0.015％；Y：0.005～0.02％，La：0.005～0.02％，Si：0.005～0.1％，其余为Ni。该合金能够用于制备单晶试棒和/或单晶涡轮叶片。该单晶试棒和/或单晶涡轮叶片由该合金制备得到，单晶试棒和/或单晶涡轮叶片能够制备得到该单晶试棒和/或单晶涡轮叶片。该合金可满足高推重比航空发动机涡轮叶片的需要。

本申请是申请号为202110043422.7，发明创造名称为镍基单晶合金、其制备方法、用途和热处理方法，申请日为2021年01月13日的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及镍基单晶合金、用途和热处理方法。

背景技术

镍基单晶合金因其具有优异的高温抗蠕变、抗疲劳、抗氧化和耐热腐蚀等综合性能，而被广泛应用于高推重比的航空发动机和工业燃气轮机的叶片部件中。镍基单晶合金消除了晶界，不会发生像多晶材料容易出现的晶界断裂，其强度也比等轴晶和定向柱晶有大幅提高，在提高涡轮叶片的强度和寿命方面具有很大的优越性。从20世纪80年代第一代单晶出现以来，单晶高温合金已经发展到第五代，国外镍基单晶合金已发展到第五代，国内成熟的发展到第二代，第三、第四代正在预研当中。我国目前镍基单晶合金叶片整整落后国外两代，高性能材料的缺失成为了限制我国航空发动机发展的重要因素。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种镍基单晶合金、用途和热处理方法，具有优异的拉伸强度、持久强度、疲劳性能以及较好的高温抗氧化及抗热腐蚀性能，且铸造工艺性较好，可满足高推重比航空发动机涡轮叶片的需要，从而更加适于实用。

为了达到上述第一个目的，本发明提供的镍基单晶合金的技术方案如下：

本发明提供的镍基单晶合金各组分重量百分比的取值范围包括：Cr：2％～4％；Al：5.55％～5.95％；Ta：8％～10％；Co：7％～10％；Mo：1％～2.5％；Re：5.5％～7％；W：4.5％～6.5％；Nb：0.4～0.6％；Ti：0.005～0.015％；C：0.006～0.015％；Hf：0.2％～0.5％；B：0.005～0.015％；Y：0.005～0.02％，La：0.005～0.02％，Si：0.005～0.1％，其余为Ni。

为了达到上述第二个目的，本发明提供的镍基单晶合金的用途的技术方案如下：

本发明提供的镍基单晶合金用于制备单晶试棒和/或单晶涡轮叶片的用途。

为了达到上述第三个目的，本发明提供的镍基单晶合金的热处理方法的技术方案如下：

将本发明提供的镍基单晶合金的铸件放入热处理炉中，升温至1300℃±5℃，保温1h～4h；继续升温至1310℃±5℃，保温1h～4h；继续升温至1320℃±5℃，保温1h～4h；继续升温至1330℃±5℃，保温1h～4h；继续升温至1335℃±5℃，保温4h～13h，然后取出空冷至室温，得到固溶处理后的镍基单晶合金；

一级时效处理：将固溶处理后的镍基单晶合金铸件放入热处理炉中，升温至1150℃±10℃，保温4h～10h，然后取出空冷至室温，得到一级时效处理后的镍基单晶合金；

二级时效处理：将一级时效处理后的镍基单晶合金铸件放入热处理炉中，升温至870℃±10℃，保温24h～36h，然后取出空冷至室温。

为了达到上述第四个目的，本发明提供的单晶试棒和/或单晶涡轮叶片的技术方案如下：