[发明专利]一种镍基高温合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镍基高温合金及其制备方法，其中，镍基高温合金以质量百分计，包含以下组分：C：0.01～0.12％、Cr：11.0～16.0％、Mo：2.5～6.5％、W：1.5～6.0％、Ta：0.5～2.0％、Al：1.0～3.5％、Ti：2.0～5.5％、Fe：2.5～5.5％、B：0.005～0.01％、Sc：0.3～0.8％、Ce：0.02～0.10％、La：0.05～0.1％、Y：0.01～0.08％，余量为Ni。本发明提供的镍基高温合金，通过添加Sc、Ce、La、Y等合金元素，利用Sc和Y与稀土元素Ce和La的协同作用，有效提高其高温性能，且不影响合金的再加工，保证镍基高温合金的可加工性及稳定性。

技术领域

本发明涉及高温合金制备的技术领域，尤其涉及到一种镍基高温合金及其制备方法。

背景技术

高温合金是指能在应力及高温(600℃以上)同时作用的环境下，具有长时间抗蠕变能力与高的持久强度和高的抗氧化和耐腐蚀性的金属材料。基于以上特点，高温合金在航空航天、核电、石油化工等多个领域广泛应用。高温合金按基体元素种类可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金，镍基高温合金具有更好的高温强度以及组织稳定性，适合长时间在高温环境下工作，得到了更广泛的应用。

镍基高温合金因其具有优异的高温力学性能、组织稳定性以及抗热腐蚀性能被广泛应用在航空航天领域。为了进一步提高其高温性能，目前的主要方法为提高合金中难熔元素含量，但是较高含量的难熔元素导致合金在服役过程中易析出脆性拓扑密排相(TCP相)而损害合金的力学性能，同时还使合金的密度、可加工性下降、强化相稳定性下降及成本提高。另一种方式是在镍基高温合金中引入氧化物颗粒，这种方法的问题是合金中的氧化物颗粒与基体界面容易形成裂纹源导致合金动态力学性能下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于目前镍基高温合金存在高温性能不佳、稳定性不足的问题。

为此，第一方面，本发明提供了一种镍基高温合金，以质量百分计，包含以下组分：C：0.01～0.12％、Cr：11.0～16.0％、Mo：2.5～6.5％、W：1.5～6.0％、Ta：0.5～2.0％、Al：1.0～3.5％、Ti：2.0～5.5％、Fe：2.5～5.5％、B：0.005～0.01％、Sc：0.3～0.8％、Ce：0.02～0.10％、La：0.05～0.1％、Y：0.01～0.08％，余量为Ni。

第二方面，本发明提供了一种镍基高温合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)根据上述第一方面提供的镍基高温合金的组分配比配置原料；

(2)将原料在真空感应熔炉中熔化，搅拌均匀后保温静置，真空浇铸得到铸锭；

(3)在惰性气体保护气氛中，将铸锭进行二级固溶处理和二级时效处理，得到镍基高温合金。

进一步地，步骤(2)中先将Ni在真空感应炉中熔化保温，再按照组分配比加入C、Cr、Mo、Co、W、Ta、Al、Ti、Fe、B、Sc、Ce、La和Y。

进一步地，惰性气体为氩气，氩气的纯度≥99.99wt％。

进一步地，二级固溶处理的方法为在1300～1380℃的固溶温度下保温25～35h，空冷；在1000～1200℃的固溶温度下保温6～12h，空冷。

进一步地，二级时效处理的方法为在700～780℃的时效温度下保温15～25h，在800～860℃的时效温度下保温10～20h。

进一步地，铸锭经过二级固溶处理和二级时效处理后，空冷至室温得到镍基高温合金。

本发明提供的技术方案，具有如下优点：