[发明专利]一种激光切割喷嘴用高温合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种Ni‑Cr基高温合金及其制备方法，该高温合金为奥氏体组织，以重量百分比计，高温合金包括如下成分：C 0.08～0.16％、Cr 23.5～26.5％、Co 1.50～2.50％、W 0.20～1.00％、Mo 8.00～10.00％、Fe 11.50～14.50％、Al≤0.50％、Ti≤0.15％、B≤0.01％、余量为Ni。制备方法包括如下步骤：1)对合金原料进行熔炼、精炼处理后，将熔炼处理、精炼处理得到的合金浇注成电极；2)对电极进行电渣重熔处理后，浇注成合金锭；3)对合金锭在1100℃～1200℃进行均匀化处理；4)对均匀化处理后的合金锭进行热加工处理，得到棒材；5)对合金棒材进行固溶处理并水冷，得到含少量TiN和M6C型碳化物的奥氏体组织Ni‑Cr基高温合金。本发明的高温合金在900℃以下具有良好的持久性能及氧化抗性。

技术领域

本发明涉及一种高温合金技术领域，特别是设计一种激光切割喷嘴用高温合金及其制备方法。

背景技术

高温合金作为一种能够适应苛刻服役环境的先进材料，广泛应用在航空动力、能源电力、精密制造等关键技术领域。其中，变形高温合金以其轻质、耐热腐蚀、高温强度高等优势，成为激光切割设备制造过程中不可或缺的重要合金材料。

激光切割是通过激光器的高功率能量来实现工件快速切割的一种高效精密加工手段。激光切割工件时，被切割工件在激光作用下发生熔化或气化，同时激光切割头吹出的气流与工件产生热效应反应，同时起到冷却切割作业面以及减少热影响区的作用。激光切割无刀具磨损，能量输入可控性强，加工柔性高，切缝宽度仅为0.1mm。与其他材料切割方法相比，激光切割具有切割缝细、切割面平整、切割效率高等优势。此外，激光切割可加工的材料范围广，韧性材料和脆性材料均可用激光切割。这使得激光切割以其独特优势广泛应用于车身板件、航空航天飞行器部件，铝合金、钛合金等特种材料的切割加工。

现有的一种Ni-Fe-Cr基高温合金(GH3536)，按重量百分比计，合金成分包括：C0.05～0.15％、Cr 20.5～23％、Co 0.50～2.50％、W0.20～1.00％、Mo 8.00～10.00％、Fe17.00～20.00％、Al≤0.50％、Ti≤0.15％、B≤0.01％、Ni余量。该合金具有优异的抗氧化和耐腐蚀性能，在900℃以下具备中等的持久和蠕变强度，冷、热加工成形性能和焊接性能良好，是制造激光切割喷嘴的一种较适合的高温合金材料。

但是，随着激光切割技术的发展，激光切割设备的能量输入加大、供气压力提高，随之对激光切割喷嘴材料的服役环境越发严苛，如何进一步提高激光喷嘴材料的高温性能、氧化抗性及韧性，成为打破激光切割设备制造材料制约的重要目标。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高温合金及其制备方法，主要目的在于提供或制备一种制造激光切割喷嘴用Ni-Cr基高温合金，该合金具有良好的高温持久性能及氧化抗性。进一步地，该高温合金在900℃的持久寿命相较于GH3536合金提高了30％以上。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种Ni-Cr基高温合金，其中,以重量百分比计，所述高温合金包括如下成分：C 0.08～0.16％、Cr 23.5～26.5％、W 0.20～1.00％、Mo 8.00～10.00％、Al≤0.50％、Ti≤0.15％、B≤0.01％、余量为Ni。

所述高温合金中C含量控制在0.12％，Co含量控制在2.0％，Fe含量控制在12.5％。

优选的，所述高温合金水冷状态下的组织为奥氏体基体，同时含有M₆C型碳化物和少量的Ti(CN)、TiN，该组分可以会提高材料的韧性和强度。

另一方面，本发明的实施例提供一种上述任一项所述的高温合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对合金原料进行熔炼、精炼处理后，将熔炼和精炼处理得到的合金浇注成电极；