[发明专利]镍基高温合金及其制备方法和结构件

说明书

本发明涉及镍基高温合金技术领域，尤其是涉及一种镍基高温合金及其制备方法和结构件。合金包括按质量百分数计的如下组分：Co 17%~22%、Cr 9%~13%、Ta 2.95%~3.95%、Al 2.5%~3.5%、Ti 2.5%~3.5%、W 2.1%~3.5%、Mo 2.1%~3.5%、Nb 1.65%~1.95%、Hf 0.2%~0.7%、C 0.03%~0.08%、B 0.01%~0.06%、Zr 0.03%~0.07%以及Ni。本发明的镍基高温合金在780℃的蠕变过程中，在一定位置产生特定的铃木气团，钉扎位错以提高抗蠕变能力，使用温度可提升至780℃以上，满足先进航空发动机对材料的要求。

技术领域

本发明涉及镍基高温合金技术领域，尤其是涉及一种镍基高温合金及其制备方法和结构件。

背景技术

高温合金因其在高温工作环境下的突出性能，被广泛应用于航空、航天发动机、舰船和工业用燃气轮机的核心热端部件，在现代航空发动机中的用量占到发动机质量的40%~60%。

涡轮前温度是发动机先进程度的一个重要指标，指的是燃烧后的高温高压气流进入涡轮机之前的温度。这个温度的数值越大，说明涡轮前气体的内能越高，同样流量的气体通过涡轮时能够做的功就越高，说明发动机的性能越好。提高涡轮前温度是增大发动机推力的一个重要技术手段，但对材料的性能提出了严苛的要求。高温高应力状态下，合金中位错运动变得容易，使合金发生变形、开裂等失效形式。现有的高温合金，使用温度不足，无法满足先进航空发动机对材料的要求（780℃以上）。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的一个目的在于提供镍基高温合金，以解决现有技术中存在的合金使用温度无法满足先进航空发动机的要求的技术问题。

本发明的另一目的在于提供镍基高温合金的制备方法。

本发明的又一目的在于提供采用镍基高温合金制备的结构件。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

镍基高温合金，包括按质量百分数计的如下组分：

Co 17%~22%、Cr 9%~13%、Ta 2.95%~3.95%、Al 2.5%~3.5%、Ti 2.5%~3.5%、W 2.1%~3.5%、Mo 2.1%~3.5%、Nb 1.65%~1.95%、Hf 0.2%~0.7%、C 0.03%~0.08%、B 0.01%~0.06%、Zr0.03%~0.07%以及Ni余量；

其中，Nb与W的质量百分数之和为3.75%~5.2%。

在本发明的具体实施方式中，所述镍基高温合金中，Nb与W的质量百分数之和为4.1%~5.1%。

在本发明的具体实施方式中，所述镍基高温合金中，Ti、Nb和Ta的质量百分数之和为7.8%~9.3%。

在本发明的具体实施方式中，所述镍基高温合金中，Ti、Al、Nb和Ta的质量百分数满足：(Ti+Al)/(Nb+Ta)=1.1~1.3。

在本发明的具体实施方式中，所述镍基高温合金中，Cr、Co和Ni的质量百分数满足：Cr/(Co+Ni)=0.14~0.18。

在本发明的具体实施方式中，所述镍基高温合金还包括Mg和/或Ce。进一步的，所述Mg的含量满足：＞0且≤0.01%；所述Ce的含量满足：＞0且≤0.01%。

在本发明的具体实施方式中，所述镍基高温合金，在780℃的蠕变过程中，在蠕变变形引入的微孪晶处具有含Cr和Co的铃木气团，在蠕变变形引入的超点阵层错中具有含Ta、Nb、W和Ti的铃木气团。

本发明还提供了上述任意一种所述镍基高温合金的制备方法，包括如下步骤：