[发明专利]一种镍基耐高温合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空、航天、军工、热电厂等使用的发动机、燃气轮机等高温材料领域，具体涉及一种镍基耐高温合金材料及其制备方法。

背景技术

高温合金是现代发动机、火箭发动机以及燃汽轮机所必需的重要材料，从四十年代初至今已有七十多年的历史。高温合金的发展目标就是要提高使用温度以满足发动机效率和推力不断提出的要求，而航空发动机用涡轮叶片材料的使用温度每年以约8℃的速度稳定增长。

Rene’220合金是美国在Ni-Cr-Fe基合金Inconel718基础上研制的的一种Ni-Cr-Co基耐高温合金，与Inconel718相比，Rene’220合金中用Co代替Fe，增加了Ta含量。由于新合金中去掉了Fe，降低了有害相Laves的影响。而且用Co代替Fe后，合金的持久寿命得以很大提高。Ta的增加使合金在时效中形成大量的析出强化相，弥补了由于去掉Fe而带来的强度损失。Rene’220合金的成分设计增加了强化相γ”的稳定性，承受高温能力提高了50℃，同时保持了与Inconel718同样优秀的铸造工艺和焊接工艺性能。这将满足高性能航空发动机发展的要求，是铸造Inconel718合金强有力的替代者。

但是，Rene’220合金的铸造性能和高温使用性能并不稳定，并不能完全满足现代发动机、火箭发动机以及燃汽轮机的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍基耐高温合金材料，具有良好的铸造工艺性能和高温使用性能。

本发明的另一目的是提供上述合金材料的制备方法，该方法简单易行，得到的镍基耐高温合金材料具有良好的铸造工艺性能和高温使用性能。

一种镍基耐高温合金材料，按照重量百分含量由下列物质组成： C 0.02-0.03%，Cr 18-19%，Co 12-13%，Nb 4.5-5.1%，Mo 3.2-3.3%，Al 0.4-0.6%，Ti 0.8-1.2%，Ta 2.5-3.0%，B 0.008-0.011%，余为Ni。

一种所述镍基耐高温合金材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照合金材料的组成配料；

（2）将配好的料放入真空感应炉中冶炼得到合金液；

（3）将合金液进行浇铸，然后冷却至室温即得所述镍基耐高温合金材料。

步骤（3）中浇铸温度为1380－1420℃，模温950－970℃。

有益效果：

镍基耐高温合金材料中硼（B）的添加量对合金的凝固工艺性能有非常关键的影响，B含量越低，终凝温度一般也越高。合金材料中B含量为0.008-0.011%时，合金材料的最终凝固的温度范围为1100-1120℃。如B含量为0.008%时，终凝温度为1110温度。当终凝温度为1100-1120℃，合金在最终凝固阶段有很好的补缩，最终的组织中缩孔少，具有良好的铸造工艺性能；同时这个终凝温度不影响合金的高温使用性能，对合金固溶过程也有促进作用。

本发明镍基耐高温合金材料的制备方法，简单易行，得到的镍基耐高温合金材料具有良好的铸造工艺性能和高温使用性能。

附图说明

图1是合金材料1的金相组织图。

图2是合金材料2的金相组织图。

具体实施方式

实施例1

配方1的成分及其重量百分含量：C 0.03%，Cr 18.8%，Co 12%，Nb 5.0%，Mo 3.2%，Al 0.5%，Ti 1.0%，Ta 3.0%，B 0.003%，余为Ni。

按照配方1配好料后，放入25Kg真空感应炉中，冶炼得到合金液。将合金液进行浇铸，浇铸温度为1390℃，模温960℃，约在10分钟内冷却至室温，得到合金材料1。

将合金材料1放入真空感应炉中，加热到1400℃保温5分钟后，随炉冷却至1140℃保温10分钟，水淬后组织观察其金相组织，见图1。从图1可以看出，合金材料1的组织中主要有g基体、条状的d相、块状的Laves相和少量残余液体组织L’。 

将合金材料1放入真空感应炉中，加热至1400℃保温5分钟后，随炉冷却至1130℃保温10分钟，水淬后组织观察，没有发现液相组织。根据终凝温度的定义，说明合金材料1的终凝温度为1140℃。

实施例2