[发明专利]一种2%Ru新型镍基单晶高温合金的制作方法

说明书

本发明公开了一种2％Ru新型镍基单晶高温合金的制作方法，属于合金技术领域。一种2％Ru新型镍基单晶高温合金的制作方法，合金成分：Ni+6％Al+7.5％Ta+5.8％Cr+6％Co+6％Mo+6％W+2％Ru(质量分数)，合金成分的Nv和Md值：Nv＝2.228，Md＝0.990，本发明在无Re/Ru合金的基础上添加2％含量的Ru元素，提高难溶元素含量，避免其在高温条件下析出有害相，使其在中温/高应力和高温/低应力条件下均具有较好的蠕变性能。

技术领域

本发明属于合金技术领域，尤其涉及一种2％Ru新型镍基单晶高温合金的制作方法。

背景技术

镍基单晶合金随着航空发动机要求的不断提高而逐渐发展，直至现在已发展到了第5代镍基单晶合金，合金的承温能力已经接近材料本身的极限。通过材料自身性能的改进来获得性能的提高，已经比较困难。在此基础上，一些新的高温结构材料应运而生，如：金属间化合物、难熔金属基复合材料、高温陶瓷材料等，但是种种材料都有其自身难以克服的缺点。因此，在较长的一段时间内，镍基单晶合金仍然是航空航天发动机叶片部件的主要使用材料。

单晶镍基合金发展的最主要特点，是难熔元素含量逐渐增多，尤其是加入6％的元素Re是第三代单晶合金的重要成分特征。虽然Re对提高合金蠕变性能有着不可替代的作用，但是由于Re元素地球储量较少，价格昂贵(Re的价格约为Ru的3倍)。因此，制备成本限制了含Re合金的广泛应用。设想若在保证合金高温性能的同时，采取措施降低或取代Re元素，使合金的制备成本大幅度降低，则可促进镍基单晶合金的广泛应用。

在6％Re的基础上添加3％Ru，是第4代、第5代单晶合金的重要成分特征，元素Ru同样属于稀缺的战略资源物质，但与元素Re比较，价格较为便宜。虽然加入Ru可使合金的高温蠕变性能得到提高，但改善合金蠕变性能的作用机理尚不明确，尤其是Ru改善无Re合金蠕变抗力的作用机制更是鲜有报道。

综上，现有高性能镍基单晶高温合金均为含元素Re\Ru合金，性能较高，但成本较大。含Ru/无Re合金的成分研究鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是为了在无Re/Ru合金的基础上添加2％含量的Ru元素，提高难溶元素含量，避免其在高温条件下析出有害相，使其在中温/高应力和高温/低应力条件下均具有较好的蠕变性能的问题，而提出的一种2％Ru新型镍基单晶高温合金的制作方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种2％Ru新型镍基单晶高温合金的制作方法，合金成分：Ni+6％Al+7.5％Ta+5.8％Cr+6％Co+6％Mo+6％W+2％Ru(质量分数)，合金成分的Nv和Md值：Nv＝2.228，Md＝0.990。

其步骤包括：

S1.制备工艺：将母合金置于高浓度梯度真空定向凝固炉中的真空感应炉熔化，于1550℃浇入型腔中，选用0.08mm/s的抽拉速率，制备取向的单晶合金；

S2.热处理工艺：1280℃×2h，A.C+1315℃×4h，A.C+1070℃×4h，A.C+870℃×24h，A.C。

与现有技术相比，本发明提供了一种2％Ru新型镍基单晶高温合金的制作方法，具备以下有益效果：

本发明在无Re/Ru合金的基础上添加2％含量的Ru元素，提高难溶元素含量，避免其在高温条件下析出有害相，使其在中温/高应力和高温/低应力条件下均具有较好的蠕变性能。

附图说明

图1为合金在中温/高应力条件下的蠕变曲线图；

图2为合金在高温/低应力条件下的蠕变曲线图；

图3为合金在高温/低应力测定的蠕变曲线图；