[发明专利]单晶高温合金、热端部件及设备

说明书

本发明涉及高温合金技术领域，公开了一种单晶高温合金、热端部件及设备。所述单晶高温合金，按质量百分比组成包括：Cr：3‑4％；Co：5.5‑6.5％；Mo：0.3‑0.5％；W：6‑7％；Ta：7.5‑8.5％；Hf：0.01‑0.05％；Al：5‑6.5％；Ti：0.01‑0.02％；Re：4.5‑5.5％；Nb：0.05％‑0.15％；余量为Ni和不可避免的杂质。相比于典型的第三代单晶合金N6、CMSX10、TMS75和DD9，本发明通过优化Cr、Mo、Al、Ti的含量，提升了高温合金的高温抗氧化性能；通过优化Co、W、Ta、Re、Hf、Nb的含量，提升了高温合金的蠕变强度和高温组织稳定性能；通过控制杂质和微量元素的含量，减少了杂质及微量元素对于高温合金力学性能的影响。

技术领域

本发明涉及高温合金技术领域，尤其涉及一种单晶高温合金、热端部件及设备。

背景技术

目前，单晶高温合金由于组织稳定、高温强度高、抗氧化及抗腐蚀性能良好等诸多优点，成为目前应用最为广泛的高温合金材料，被大量运用于制造各类燃气轮机、航空发动机等热端部件，如涡轮工作叶片、导向叶片、涡轮盘、燃烧室等。单晶合金的出现提高了叶片的承温能力及发动机的使用温度，大大促进了航空发动机的迅猛发展。

当前，镍基单晶高温合金的研究开发已至第五代，代表性的合金为日本NIMS的TMS系列合金。国际上成熟运用于发动机上的单晶高温合金也发展至第三代，以ReneN6、CMSX-10K及CMSX-10N为代表。但单晶高温合金在长期高温环境下抗氧化及热腐蚀性能较弱，容易出现TCP相析出和蠕变强度低的情况，导致现有单晶高温合金的高温抗氧化性能、蠕变强度和高温组织稳定性能不佳。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种单晶高温合金、热端部件及设备，解决现有单晶高温合金的高温抗氧化性能、蠕变强度和高温组织稳定性能不佳的技术问题。

根据本发明的一个实施例，提供一种单晶高温合金，按质量百分比组成包括：Cr:3-4％；Co:5.5-6.5％；Mo:0.3-0.5％；W:6-7％；Ta：7.5-8.5％；Hf：0.01-0.05％；Al：5-6.5％；Ti：0.01-0.02％；Re：4.5-5.5％；Nb：0.05％-0.15％；余量为Ni和不可避免的杂质。

优选的，所述Cr的质量百分比具体为3.3-3.7％。

优选的，所述Co的质量百分比具体为5.8-6.3％。

优选的，所述Mo的质量百分比具体为0.35-0.45％。

优选的，所述Ta的质量百分比具体为7.7-8.3％。

优选的，所述Re的质量百分比具体为4.7-5.3％。

优选的，所述杂质的按质量百分比组成包括：O≤0.0010％；N≤0.0010％；S≤0.0002％；痕量元素≤0.01％。

优选的，所述的单晶高温合金按质量百分比组成具体为：Cr:3.5％；Co:6％；Mo:0.4％；W:6.5％；Ta：8％；Hf：0.03％；Al：5.8％；Ti：0.15％；Re：5％；Nb：0.1％；余量为Ni和不可避免的杂质。

根据本发明另一个实施例，提供一种热端部件，所述部件的材质为上述的单晶高温合金。

根据本发明又一个实施例，还提供一种设备，所述设备包括上述的热端部件。