[发明专利]用于热锻的Ni基超合金

说明书

本发明涉及用于热锻的Ni基超合金，以质量％计，其包含C：大于0.001％且小于0.100％，Cr：11％以上且小于19％，Co：大于5％且小于25％，Fe：0.1％以上且小于4.0％，Mo：大于2.0％且小于5.0％，W：大于1.0％且小于5.0％，Nb：2.0％以上且小于4.0％，Al：大于3.0％且小于5.0％，和Ti：大于1.0％且小于3.0％，余量为不可避免的杂质和Ni，其中，该成分组成满足以下两个关系：3.5≤([Ti]+[Nb])/[Al]×10<6.5，和9.5≤[Al]+[Ti]+[Nb]<13.0。

技术领域

本发明涉及用于在热锻工艺后提供的各种产品的Ni基超合金。特别地，本发明涉及用于热锻的γ'析出强化型Ni基超合金，该Ni基超合金的热锻造性优异且高温强度优异。

背景技术

例如，γ'析出强化型Ni基超合金被用作在高温环境下要求具有机械强度的燃气轮机或蒸汽轮机的高温部件。据认为，γ'相由Ti、Al、Nb和Ta构成，并且可以通过增加合金中这些构成元素的含量来增加γ'相的析出量，由此可以增强合金在高温下的机械强度。

另一方面，在使γ'相的析出量较大从而提高合金在高温下的机械强度的情况下，制造过程中的合金的热锻造性(热加工性)降低，并且如果由此使变形阻力过大，则在一些情况下不能进行锻造。特别地，这在诸如涡轮盘之类的大型产品(其中由热锻造导致的变形是不可避免的)中变成了大问题。因此，已经研究了同时具有高温强度和热锻造性的Ni基超合金的成分组成。

例如，作为这样的Ni基超合金，专利文献1公开了一种合金，该合金包含(以质量％计)：1.3％至2.8％的Al、微量至11％的Co、14％至17％的Cr、微量至12％的Fe、2％至5％的Mo、0.5％至2.5％的Nb+Ta、2.5％至4.5％的Ti、1％至4％的W、0.0030％至0.030％的B、微量至0.1％的C、和0.01％至0.06％的Zr，其中以原子％计，(1)Al+Ti+Nb+Ta为8至11，并且(Ti+Nb+Ta)/Al为0.7至1.3。其中，据认为Al、Ti、Nb和Ta的总量限定了γ'相的固溶温度和γ'相分数，并且根据表达式(1)，γ'相分数控制在30％至44％的范围内，且固溶体温度控制为小于1145℃。此外，据认为，根据表达式(2)，增强了由γ'相导致的高温环境下的机械强度，并且也防止了有害的η型和δ型针状金属间化合物相的析出。据认为根据上述内容，该合金具有高的锻造性，使得即使在高于γ'相的固溶温度的温度下锻造，也不会产生裂纹，这在UDIMET 720(“UDIMET”是注册商标)的情况下是不可能的，并且还认为，与被称为718Plus的Ni基超合金的情况相比，可以增加700℃(其为涡轮的运行温度)下的机械强度。

此外，专利文献2公开了一种具有如下成分组成的Ni基超合金，其包含：以质量％计，C：大于0.001％且小于0.100％、Cr：11.0％以上且小于19.0％、Co：0.5％以上且小于22.0％、Fe：0.5％以上且小于10.0％、Si：小于0.1％、Mo：大于2.0％且小于5.0％、W：大于1.0％且小于5.0％，Mo+1/2W：2.5％以上且小于5.5％、S：小于0.010％、Nb：0.3％以上且小于2.0％、Al：大于3.00％且小于6.50％、Ti：0.20％以上且小于2.49％，其中以原子％计，Ti/Al×10为0.2以上且小于4.0，并且Al+Ti+Nb为8.5％以上且小于13.0％。特别地，在专利文献2中，通过增加Al、Ti和Nb的添加量来提高γ'相的析出量，并且据描述：高温强度和热锻造性为权衡关系。在专利文献2中，据认为增加Al的含量以防止γ'相的固溶温度升高，并且同时实现了高温强度和热锻造性。其中，将Nb的含量控制在0.3％以上且小于2.0％的范围内，并且据认为在含有过量的Nb的情况下，γ'相的固溶温度上升，从而会降低锻造加工性，并且产生作为脆化相的拉夫斯(Laves)相，从而降低高温强度。

专利文献1：JP-T-2013-502511

专利文献2：JP-A-2015-129341

发明内容