[发明专利]镍基粉末高温合金及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及镍基粉末高温合金及其制备方法与应用。按质量分数计，所述镍基粉末高温合金的成分包括：C 0.02％～0.10％、Co 14.0％～22.0％、Cr 6.0％～14.0％、Mo 1.8％～4.0％、W 3.0％～6.0％、Ta 2.5％～6.0％、Al 2.8％～4.0％、Ti 2.6％～4.4％、Nb 1.2％～3.2％、Hf 0.1％～0.5％、Zr 0.01％～0.08％、B 0.01％～0.08％、Os 0.3％～6.0％和/或Ru 0.5％～6.0％，以及余量的Ni。所述镍基粉末高温合金具有优异的高温抗拉强度、屈服强度和高温持久性能以及更高的最高工作温度。

技术领域

本发明涉及粉末高温合金领域，具体而言，涉及镍基粉末高温合金及其制备方法与应用。

背景技术

涡轮盘是航空发动机中最重要的热端部件之一，其在服役过程中，轮毂承受极大的离心力，需要较高的拉伸强度，而轮缘的温度比轮毂温度高，需要良好的高温持久性能和抗蠕变性能。航空发动机涡轮盘对材料的要求十分苛刻，不仅要求涡轮盘合金具有高拉伸强度、高损伤容限、高蠕变性能、高热疲劳性能，以及优异的抗氧化和耐腐蚀性等，而且要求涡轮盘合金在长时服役过程中拓扑密排(TCP)相析出倾向很小，使合金具有良好的高温组织稳定性，以保证合金力学性能的衰减降低到最低。

随着航空发动机的发展，涡轮盘的工作温度越来越高，目前新开发、研制的航空发动机要求涡轮盘的工作温度要达到815℃。而现有的用于涡轮盘的镍基粉末高温合金，如FGH4095、FGH4096、FGH4097、FGH4098等合金，它们的最高使用温度限制在650℃～750℃，超过750℃则会出现严重的TCP相，这些合金均无法满足在815℃高温下保持持久高性能的要求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种镍基粉末高温合金，其具有优异综合性能的成分构成及含量赋予了所述镍基粉末高温合金优异的高温抗拉强度、屈服强度和高温持久性能以及更高的最高工作温度。

本发明的第二目的在于提供上述镍基粉末高温合金的制备方法，所述方法高效易行、重现性好，制备得到的镍基粉末高温合金显微组织结构稳定性高。

本发明的第三目的在于提供应用了上述镍基粉末高温合金的航空设备。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

按质量分数计，所述镍基粉末高温合金的成分包括：

C 0.02％～0.10％、Co 14.0％～22.0％、Cr 6.0％～14.0％、Mo 1.8％～4.0％、W3.0％～6.0％、Ta 2.5％～6.0％、Al 2.8％～4.0％、Ti 2.6％～4.4％、Nb 1.2％～3.2％、Hf 0.1％～0.5％、Zr 0.01％～0.08％、B 0.01％～0.08％、Os0.3％～6.0％和/或Ru0.5％～6.0％，以及余量的Ni；

所述镍基粉末高温合金中Al、Ti、Nb、Ta、Hf的总质量分数为12.5％～15.5％。

可选地，按质量分数计，所述镍基粉末高温合金的成分包括：

C 0.03％～0.08％、Co 15.0％～20.0％、Cr 7.0％～13.0％、Mo 2.6％～3.8％、W3.2％～5.5％、Ta 2.6％～3.8％、Al 3.0％～4.0％、Ti 2.8％～4.2％、Nb 1.4％～3.0％、Hf 0.15％～0.45％、Zr 0.01％～0.06％、B 0.01％～0.06％、Os 0.3％～3.0％和/或Ru0.5％～3.0％，以及余量的Ni。

可选地，按质量分数计，所述镍基粉末高温合金的成分包括：