[发明专利]δ相强化镍基高温合金的基体成分设计方法

说明书

本申请提供一种δ相强化镍基高温合金的基体成分设计方法。δ相强化镍基高温合金的基体成分设计方法，包括：确定基础合金的成分中的预调整元素X，并根据预调整元素X对TCP相析出和抗氧化性的影响，确定预调整元素X的用量；根据二元相图计算Nb和/或Al在基础合金中的最大溶解度，并根据最大溶解度确定Nb和/或Al的用量；根据Nb和/或Al的用量和预调整元素X的用量调整基础合金的成分得到合金基体。该方法设计得到的合金基体，能够最大限度的降低δ相中Nb和Al在合金基体中的溶解度，从而提升δ相的强化作用。

技术领域

本申请涉及合金领域，尤其涉及一种δ相强化镍基高温合金的基体成分设计方法。

背景技术

目前镍基高温合金被广泛应用于航空发动机的热端材料如涡轮盘，随着航空发动机朝着高推重比，高可靠性的方向发展，对镍基高温合金的承温能力提出了更高的需求。新型δ相强化镍基高温合金是利用Nb₃Al密度相对较小、熔点高、化学稳定性好、高温屈服强度高并且Nb₃Al能够与γ-基体形成良好的冶金结合等优点，将Nb₃Al作为强化相加入到镍基高温合金。这种合金中强化相具备高的稳定性并且能够与基体有效结合。

在新型δ相强化镍基高温合金的HIP成型过程中由于Nb₃Al中的Nb和Al元素在γ基体中具有一定的溶解度，因此会逐渐溶解到基体中从而导致其强化效果降低，因此需要降低HIP成型过程中δ相的溶解以提高Nb₃Al在此工艺过程中的热稳定性来保证其强化效果。

基于此，如何降低δ相在合金基体中的溶解以保证δ相的强化效果，成为亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种合金基体及其设计方法和δ相强化镍基高温合金，以解决上述问题。

为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

一种δ相强化镍基高温合金的基体成分设计方法，包括：

确定基础合金的成分中的预调整元素X，并根据所述预调整元素X对TCP相析出和抗氧化性的影响，确定所述预调整元素X的用量；

根据二元相图计算Nb和/或Al在所述基础合金中的最大溶解度，并根据所述最大溶解度确定Nb和/或Al的用量；

根据Nb和/或Al的用量和所述预调整元素X的用量调整所述基础合金的成分得到δ相强化镍基高温合金的基体成分。

优选地，所述基础合金以质量百分比计算，包括40-60%Ni、8-20%Cr、10-20%Co、3-10%W和3-10%Mo。

优选地，所述“确定基础合金的成分中的预调整元素X”包括：确定基础合金的成分中在Ni中固溶度大且与Nb、Al不互溶的元素Y，在所述元素Y中去除能够提高δ相元素在所述基础合金中的扩散速率的元素，从而确定所述预调整元素X。

优选地，所述“确定基础合金的成分中在Ni中固溶度大且与Nb、Al不互溶的元素Y”包括：

根据休姆-罗瑟里固溶度规律，在电负性-原子半径图上找出在Ni中固溶度大且与Nb、Al不互溶的元素Y。

优选地，所述预调整元素X包括Cr。

优选地，所述元素Y包括Cr、Co、Mo和W。

优选地，Nb的所述最大溶解度为8%，Al的所述最大溶解度为3.37%。

优选地，所述最大溶解度对应的温度为使用所述合金基体制备δ相强化镍基高温合金时的最高温度。

优选地，所述δ相强化镍基高温合金的基体成分，以质量百分比计算，包括：15%-30%Cr、10%-20%Co、3%-10%W、3%-10%Mo、0-8%Nb、0-4%Al和35%-65%Ni；