[发明专利]一种镍基单晶高温合金及其制备方法

权利要求书

1.一种评价、选择镍基单晶高温合金的高温固溶热处理制度的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述镍基单晶高温合金包括以下成分：

Cr 3.5-5.5wt％、Co 6-14wt％、W 5-7wt％、Mo 0.5-2.5wt％、Re 4-7.5wt％、Ru 1.5-4wt％、Al 5-6.8wt％、Ta 7-10wt％、Ti≤0.8wt％、Sc≤0.5wt％、Si≤0.2wt％、Hf≤0.3wt％、Y≤0.05wt％、Zr≤0.03wt％、Fe≤0.02wt％、Na≤0.0075wt％、Be≤0.0045wt％、Sr≤0.0065wt％、Hg≤0.0055wt％、余量为Ni；

所述镍基单晶高温合金的制备方法，包括如下步骤：

制备母合金锭：采用真空熔炼的方式熔炼出母合金锭；

制备单晶件：在定向凝固炉中，将所述母合金锭制备成单晶件；

高温固溶热处理：对所述单晶件进行高温固溶热处理；

时效热处理：对高温固溶热处理后的单晶件进行时效热处理，得到镍基单晶高温合金；

其中，在对所述单晶件进行高温固溶热处理的步骤之前，还包括：

评价、选择高温固溶热处理制度：对多个预设高温固溶热处理制度进行评价，选择出所需的高温固溶热处理制度，以在所述高温固溶热处理的步骤中，采用所需的高温固溶热处理制度对单晶件进行高温固溶热处理；

在评价、选择高温固溶热处理制度的步骤中：

取多个单晶件试样，以进行不同的预设高温固溶热处理制度，然后，对未进行高温固溶热处理制度的单晶件试样、进行预设高温固溶热处理制度后的单晶件试样进行时效处理，最后对时效处理后得到的合金样品进行组织分析；其中，在分析时，引入表征合金γ/γ′组织均匀性的参数ω，从ω曲线变化趋势确定出最佳高温固溶热处理制度，以作为所需的高温固溶热处理制度，并利用蠕变性能测试评价最佳高温固溶热处理制度的合理性；其中，

ω＝((Lⁱ_γ′-L^d_γ′)/(Lⁱ_γ′+L^d_γ′))×100％；

其中，Lⁱ_γ′为枝晶间区域γ′析出相的尺寸，L^d_γ′为枝晶干区域γ′析出相的尺寸；

ω曲线为：不同高温固溶热处理时间与合金样品中的枝晶干和枝晶间两个区域内γ′析出相尺寸差之间的关系；ω曲线依次包括三个阶段：ω值变化区、过渡区、稳态区；其中，稳态区的ω值处于稳定状态；将ω曲线的过渡区对应的高温固溶热处理时间作为最佳高温固溶热处理时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述镍基单晶高温合金的成分中：

所述Co元素和Re元素的含量之和≥15.0wt％；和/或

所述Co元素和Ru元素的含量之和≥12.0wt；和/或

所述Co元素、Re元素及Ru元素的含量之和≥16.0wt％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述镍基单晶高温合金的成分中：

所述Ru元素和Co元素的含量比值大于等于0.12、小于等于0.50；和/或

所述Mo、W、Ta元素的含量之和大于等于12.0wt％、小于等于18.0wt％；和/或

所述Ta元素和Al元素的含量比值大于等于1.25、小于等于1.40。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述镍基单晶高温合金中的γ′强化相的体积分数大于65％；和/或

所述镍基单晶高温合金在1140℃/137MPa的条件下，持久寿命超过100小时；和/或

所述镍基单晶高温合金合金在900℃、总应变幅为1.6％的条件下，低周疲劳寿命超过1000周次。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述制备单晶件的步骤中：单晶件为棒材、板材、以及叶片中的任一种；和/或

在所述制备单晶件的步骤中：在定向凝固炉中，采用螺旋选晶法将母合金锭制备成单晶件。