[发明专利]一种Ni-Co基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Ni‑Co基高温合金及其制备方法和应用。本发明的Ni‑Co基高温合金，主要由按质量百分数计的如下成分组成：Co 16％～22％、Cr 12％～18％、W 4％～6％、Mo 2％～4％、Al 2％～3％、Ti 2％～3％、Nb 2％～3％、Ta 2％～3％、C 0.01％～0.06％、B 0.01％～0.05％、Zr 0.01％～0.05％和Ni 37％～60％。该合金具有优异的高温力学性能和热加工性能。

技术领域

本发明涉及高温合金技术领域，尤其是涉及一种Ni-Co基高温合金及其制备方法和应用。

背景技术

高温合金具有良好的高温强度、抗氧化性能、抗腐蚀性能、抗疲劳性能和抗蠕变性能等，被广泛应用于航空航天舰船和能源领域。当前，通过对奥氏体基体进行高度合金化，引入固溶原子或稳定第二相阻碍位错在高温下运动，是高温合金材料设计的主要原则。经过多年的发展，传统高温合金通常含有十余种合金元素。高度合金化同时给高温合金的发展带来了诸多问题：对资源，特别是稀有贵重金属的依赖性越发显著；高温合金的熔炼制造及回收再利用难度增加。此外，变形高温合金中常用的强化相在室温至700℃范围内有较好的强化效果，继续升高服役温度，强化效果降低，制约了变形高温合金服役温度的进一步提升。

高温合金是目前制造航空发动机和燃气轮机涡轮盘和紧固件等核心部件的重要材料，随着高性能航空发动机的不断发展，现有合金化手段难以满足高推重比航空发动机对高温合金材料提出的更高强度、更高承温能力的要求。因此，积极探寻新型强化思路和原理去替代合金化，从而提升高温合金的综合性能，对材料和经济的可持续发展具有重要意义。

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一种Ni-Co基高温合金，通过对合金元素的合理选择，降低合金基体的层错能，有利于引入具有高热稳定性的微孪晶结构，实现微孪晶和纳米析出相的耦合强化，使其具有优异的高温力学性能和热加工性能。

本发明的第二目的在于提供一种如上所述的Ni-Co基高温合金的制备方法。

本发明的第三目的在于提供一种如上所述的Ni-Co基高温合金在航空航天装备中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种Ni-Co基高温合金，主要由按质量百分数计的如下成分组成：Co16％～22％、Cr 12％～18％、W 4％～6％、Mo 2％～4％、Al 2％～3％、Ti 2％～3％、Nb2％～3％、Ta 2％～3％、C 0.01％～0.06％、B 0.01％～0.05％、Zr0.01％～0.05％和Ni37％～60％。

本发明还提供了所述的Ni-Co基高温合金的制备方法，包括如下步骤：

(A)将各合金原料进行熔炼得到Ni-Co基高温合金铸锭；

(B)将所述Ni-Co基高温合金铸锭进行均匀化热处理后锻造开坯，得到Ni-Co基高温合金坯料；

(C)将所述Ni-Co基高温合金坯料进行固溶处理和时效处理后，得到所述Ni-Co基高温合金；

本发明还提供了所述的Ni-Co基高温合金在航空航天装备中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种Ni-Co基高温合金，通过对合金元素的合理选择，通过在一定程度上降低Co含量，提高W的含量，并配合一定比例的其他合金元素，协同降低了合金基体的层错能，有利于增加高温合金中高热稳定性的微孪晶结构的含量；通过添加适量的析出相形成元素，配合微孪晶强化，从而实现了微孪晶和纳米析出相的耦合强化；使该Ni-Co基高温合金具有优异的高温力学性能和良好的热加工性能等。

附图说明