[发明专利]一种具有高塑性的镍基粉末高温合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有高塑性的镍基粉末高温合金，按重量百分比计，包括C 0.02％～0.04％，Co 18.5％～20.5％，Cr 11.5％～13.5％，Mo 3.5％～4.50％，W 0.8％～1.0％，Al 3.85％～4.15％，Ti 2.35％～2.65％，Nb 0.8％～1.2％，B 0.015％～0.025％，Zr 0.035％～0.045％，Hf 0.3％～1.5％，其余为Ni。同时，本发明还提供了一种具有高塑性的镍基粉末高温合金的制备方法。本发明通过调整合金中各个元素的含量，设计一种新型合金，本发明通过合金中各元素之间的相互作用，经过相应的热处理后，所制备得到的合金的强度和塑性达到较好的配合，与FGH4091合金相比，合金强度与FGH4091相当，而塑性大幅度提高，在760℃条件下进行对比，本发明合金的断面收缩率相对于FGH4091合金提高了至少64.5％。

技术领域

本发明涉及镍基粉末高温合金技术领域，尤其涉及一种具有高塑性的镍基粉末高温合金及其制备方法，特别是适用于760℃以下使用的航空发动机涡轮盘等部件。

背景技术

随着航空工业的发展，航空发动机涡轮前温度不断提高，对粉末高温合金的高温强度提出了越来越高的要求，与此同时，对材料的韧化也提出了更高的要求。因而，粉末高温合金在高温下应具有较高的拉伸强度，同时具有一定的塑性，防止发生脆断。

提高高温合金塑性的途径有：(1)控制合金中TCP相的析出。高温合金基体中加入的固溶强化元素，也是形成TCP脆性相的主要元素。TCP相的析出，造成合金塑性降低，严重时发生脆断，通过调整固溶强化和沉淀强化合金化元素的加入量来控制TCP有害相的析出；(2)控制晶粒尺寸与形状。晶粒尺寸减小，晶界总面积增大，可增加晶界对裂纹的形成与扩展的阻力，从而提高涡轮盘材料的韧性和塑性；同时，弯曲晶界可有效地组织晶界滑动，推迟裂纹的产生和扩展，改善合金的塑性。通过调整冶炼、热加工或热处理工艺，来控制晶粒尺寸与形状；(3)提高合金的纯度，把有害杂质元素降到最低。通常通过精选原材料、冶炼工艺等来实现；(4)加入适量的有益微量元素。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种具有高塑性的镍基粉末高温合金及其制备方法，用以解决现有技术的改进仅是针对某种合金的基础上改进，而无法制备全新高塑性镍基粉末高温合金的问题，本发明的高塑性镍基粉末高温合金特别适用于760℃以下使用的航空发动机涡轮盘等部件。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种具有高塑性的镍基粉末高温合金，按重量百分比计，包括C 0.02％～0.04％，Co 18.5％～20.5％，Cr 11.5％～13.5％，Mo 3.5％～4.50％，W 0.8％～1.0％，Al 3.85％～4.15％，Ti 2.35％～2.65％，Nb 0.8％～1.2％，B 0.015％～0.025％，Zr 0.035％～0.045％，Hf 0.3％～1.5％，其余为Ni。

本发明有益效果如下：本发明通过调整合金中各个元素的含量，设计一种新型合金，本发明通过合金中各元素之间的相互作用，经过相应的热处理后，所制备得到的合金的强度和塑性达到较好的配合，与FGH4091合金相比，合金强度与FGH4091相当，而塑性大幅度提高，在760℃条件下进行对比，本发明合金的断面收缩率相对于FGH4091合金提高了至少64.5％。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步的，所述镍基粉末高温合金按重量百分比计，包括C 0.025％～0.036％，Co18.9％～19.9％，Cr 12.1％～13.0％，Mo 3.85％～4.12％，W 0.87％～0.96％，Al 3.92％～4.07％，Ti 2.43％～2.55％，Nb 0.89％～1.17％，B 0.018％～0.024％，Zr 0.037％～0.043％，Hf 0.43％～1.27％，其余为Ni。