[发明专利]一种低Re、低S耐热腐蚀镍基单晶高温合金

说明书

本发明公开了一种低Re、低S耐热腐蚀镍基单晶高温合金，属于镍基单晶高温合金技术领域。按重量百分比计，该合金化学成分为：Cr：8.5～10.5％，Co：5.0～7.0％，Mo：0.5～1.2％，W：6.0～7.5％，Ta：4.0～5.5％，Al：4.2～5.5％，Ti：0.8～2.5％，Re：1.0～2.0％，C：0～0.1％，Hf：0～0.2％，其余为Ni，Ta/Cr≤0.5，N_v≤2.1。该合金不仅具有优良的耐热腐蚀性能和抗氧化性能，还具有较高的高温力学性能、良好的组织稳定性。既可以适用于地面与舰用燃气轮机高温部件，又可以适用于近海洋环境下服役的航空发动机高温部件。

技术领域

本发明涉及镍基单晶高温合金技术领域，具体涉及一种低Re、低S耐热腐蚀镍基单晶高温合金，该合金主要适用于在高温热腐蚀条件下承受较高应力的零部件材料。

背景技术

近海用航空发动机、舰艇燃气轮机及地面燃气轮机等科技领域的发展，要求发动机涡轮叶片使用的高温合金材料除了要具有良好的耐热腐蚀性能和长期组织稳定性外，其高温力学性能需明显优于第一代单晶高温合金的水平(接近或达到第二代单晶高温合金的水平)。然而，需要说明的是这类合金的成分设计空间极其狭小。

目前我国研制的抗热腐蚀镍基单晶高温合金主要有DD8，DD10和DD413等，这些合金具有较好的抗热腐蚀性能，但强度远达不到国内外第二代单晶高温合金的水平。另外，我国研制的第二代高强镍基单晶高温合金主要有DD6和DD5等，但这些合金的Cr含量较低，都不具备抗热腐蚀性能。因此，目前具有高强度的耐热腐蚀单晶合金在国内的种类极少。

针对上述背景，人们期望获得一种低Re耐热腐蚀镍基单晶高温合金，在具有良好耐热腐蚀性能和长期组织稳定性的同时，中低温持久性能达到典型第二代高强单晶合金水平，而高温持久明显优于典型第一代高强单晶合金(介于典型第一代和第二代高强单晶合金之间)的高强度耐热腐蚀单晶高温合金。

发明内容

本发明的目的是提供一种低Re、低S耐热腐蚀镍基单晶高温合金，该合金在具有良好耐热腐蚀性能和长期组织稳定性的同时，还具有明显优于典型第一代高强单晶高温合金的力学性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种低Re、低S耐热腐蚀镍基单晶高温合金，按重量百分比计，合金成分如下：

Cr：8.5～10.5％，Co：5.0～7.0％，Mo：0.5～1.2％，W：6.0～7.5％，Ta：4.0～5.5％，Al：4.2～5.5％，Ti：0.8～2.5％，Re：1.0～2.0％，C：0～0.1％，Hf：0～0.2％，其余为Ni，Ta/Cr≤0.5，N_v≤2.1。

本发明提供的低Re、低S耐热腐蚀镍基单晶高温合金，按重量百分比计，优化后的合金成分范围满足下述要求：

Cr：9.2～10.0％，Co：5.5～6.5％，Mo：0.5～0.8％，W：6.5～7.5％，Ta：4.5～5.0％，Al：4.5～5.2％，Ti：0.9～1.2％，Re：1.2～1.7％，C：0.04～0.08％，Hf：0.05～0.15％，其余为Ni，Ta/Cr≤0.5，N_v≤2.1。

本发明提供的低Re、低S耐热腐蚀镍基单晶高温合金，所述镍基单晶高温合金中，杂质的成分和质量百分含量满足下述要求：O≤0.001，N≤0.001，S≤0.001，Zr≤0.0075，Mn≤0.01，Si≤0.1，P≤0.005，Cu≤0.05，Mg≤0.008，Se≤0.0003，Pb≤0.0002，Te≤0.00005，Bi≤0.00003，Sn≤0.0015。

本发明合金(合金牌号取名为DD413G)的化学成分设计主要基于如下理由：