[发明专利]一种镍基高温合金及其制备方法和应用

说明书

一种镍基高温合金及其制备方法和应用，属于火电机组用高温合金技术领域。本发明镍基高温合金按质量百分比计，包括：Fe：28～32％，Cr：14～18％，Mn：10‑14％，Co：2.8～3.2％，Ti：1.9～2.3％，Al：1.2～1.6％，Si：0.1～0.5％，W：0.1～0.4％，Mo：0.3～0.7％，C：0.05～0.09％，B：0.001～0.005％，余量为Ni；Fe+Mn的质量百分比为40～44％。镍基高温合金在高温强度高的同时具有优异的高温韧性。

技术领域

本发明属于火电机组用高温合金技术领域，具体涉及一种镍基高温合金及其制备方法和应用。

背景技术

火电机组在我国电力消费中一直占主导地位，提高效率和减少污染始终是火电技术领域追求的目标，而提高主蒸汽的使用温度和压力一直被认为是提高热效率最有效的方法。目前，国内外在研的先进高效燃煤发电技术主要有650℃级、700℃级和超700℃级几类，其中650℃级二次再热超超临界机组(A-USC)的热效率可突破50％，供电煤耗低于260g/kWh，是2025年前兼顾材料技术、建站成本、机组效率和节能减排等最具竞争力的机组方案；但是，650℃级二次再热超超临界机组(A-USC)蒸汽参数的提升对其热通道关键部件(末级过热器和再热器、集箱、主/再热蒸汽管道、阀门、汽门/调门、汽缸、转子、叶片和紧固件)用材料提出了更高的要求。

对于650℃超超临界机组的热通道关键部件而言，其材料的共性要求是具有优异的高温强度、足够的长时高温持久强度、韧性、组织结构稳定性等。另外，不同的高温部件服役环境存在差异，如末级过/再热器还要求优良的抗蒸汽氧化性能和抗烟气腐蚀性能，主蒸汽管道和集箱要求有优异的抗蒸汽氧化性能，高温段转子要求低的热膨胀系数、良好的锻造性和疲劳性能。目前，650℃超超临界机组的关键高温部件材料体系还不成熟，国内外的候选材料主要以镍基变形高温合金和铁镍基变形高温合金为主，其中镍基变形高温合金主要以CCA617、Haynes282、Nimonic263等合金为代表，这些材料具备优异的高温持久强度及抗氧化性能，但价格昂贵、焊接性能差、冶炼和热加工等技术要求高，限制了其迅速推广应用。铁镍基变形高温合金主要以国外的Sanicro25、HR6W等合金为代表。上述几种铁镍基高温合金虽然具有原料成本优势，但高温强度较低。

发明内容

因此，针对650℃及以上超超临界火电机组关键高温部件的服役需求，本发明提供一种镍基高温合金及其制备方法和应用，高温强度高的同时具有优异的高温韧性。

为此，本发明提供了以下技术方案。

第一方面，本发明提供了一种镍基高温合金，按质量百分比计，包括：Fe：28～32％，Cr：14～18％，Mn：10-14％，Co：2.8～3.2％，Ti：1.9～2.3％，Al：1.2～1.6％，Si：0.1～0.5％，W：0.1～0.4％，Mo：0.3～0.7％，C：0.05～0.09％，B：0.001～0.005％，余量为Ni；Fe+Mn的质量百分比为40～44％。

进一步的，所述Mn的质量百分比含量为11～13％；所述Co的质量百分比含量为2.9～3.1％。

进一步的，满足以下条件中的至少一项：

(1)Fe的质量百分比含量为29～31％；

(2)Cr的质量百分比含量为15～17％；

(3)Ti的质量百分比含量为2.1～2.3％；

(4)Al的质量百分比含量为1.3～1.5％；

(5)Si的质量百分比含量为0.2～0.4％；

(6)W的质量百分比含量为0.2～0.3％；

(7)Mo的质量百分比含量为0.4～0.6％；

(8)C的质量百分比含量为0.06～0.08％。