[发明专利]耐高温Ni基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，具体涉及一种耐高温Ni基合金材料及其制备方法。

背景技术

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。

但是，Rene’220合金的高温持久性和高温机械性能，并不能满足航空、航天、军工、热电厂等使用的发动机、燃气轮机的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温Ni基合金材料，该材料组织均匀，高温持久性好，具有良好的高温机械性能。

本发明的另一目的是提供上述材料的制备方法，该方法简单易行，使合金材料组织中的γ” 尺寸和分布均匀，数量较多，高温持久寿命长，高温机械性能好。

一种耐高温Ni基合金材料,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 2.9-3.1%，B  0.008-0.011%，余为Ni。

所述耐高温Ni基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，浇铸得到合金锭；

（3）将合金锭加热升温至1135-1145℃，保温3.5-4.5小时，空冷；将合金锭加热升温至1085-1095℃，保温1-1.5小时，空冷；将合金锭加热升温至940－965℃，保温1.5－2.5小时，空冷后即得所述耐高温Ni基合金材料。

步骤（2）中浇铸温度为1385-1395℃，模温940－965℃。

有益效果：

本发明提供的耐高温Ni基合金材料，是在Rene’220合金成分的基础上研制的，发明人将其称为M220合金。

本发明提供了耐高温Ni基合金材料的制备方法，主要研究了M220合金中间处理工艺的必要性和中间处理的温度和保温时间，在此温度下进行中间处理，可以使合金最终的组织具有优异的高温性能。通过本发明提供的制备方法，可以使耐高温Ni基合金材料组织中高Nb、Ta区析出大量                                                相，从而促进后续时效工艺中得到的强化相尺寸和分布均匀，数量较多，高温持久寿命长，具有良好的耐高温性能和机械性能。　

附图说明

图1是合金材料1的电镜图。

图2是合金材料4的电镜图。

具体实施方式

若无特殊说明，本发明中的百分数为重量百分含量。

实施例1

配方1：C 0.03%，Cr 18.8%，Co 12%，Nb 4.5 %，Mo 3.2%，Al 0.5%，Ti 1.0 %，Ta 3.0%， B  0.008%，余为Ni。

按照配方1配料，放入真空感应炉中冶炼得到合金液。将合金液在浇铸温度为1390℃，模温960℃条件下浇铸，约在10分钟内冷却至室温，得到合金锭。

前期处理：将合金锭置于热处理炉中，加热升温至1140℃，保温并4小时，取出空冷；将合金锭重新装炉，加热升温至1090℃，保温1小时，取出空冷。

中间处理：将前期处理后的合金锭置于热处理炉中，加热升温至950℃，保温2小时，空冷后得合金材料1。

合金材料1的组织如图1所示，组织中枝晶间高Nb、Ta区域形成了很多条状的相。这样的组织经后续的时效处理后，没有过大的γ”，强化相γ”的分布均匀，尺寸分布也比较均匀，从而具有较长的高温持久寿命。

实施例2

配方2：C 0.03%，Cr 18.8%，Co 12%，Nb 5.0 %，Mo 3.2%，Al 0.5%，Ti 1.0 %，Ta 3.0%， B  0.008%，余为Ni。