专利名称：：镍基高温合金的制作方法镍基高温合金本发明涉及镍基高温合金及含这些合金的部件。镍基高温合金被用于要求结合的高温下的高强度和强抗化学腐蚀能力的应用中。它们被用于制造燃气涡轮的部件如叶片和轮叶。这些部件被设置在涡轮的高温段，所以必须承受高温和侵蚀性气氛。在例如US6,818,077、US6,419,763、US6,177,046、EP0789087和EP0637474中公开了镍基高温合金及上述类型的部件。本发明的目的之一在于提供一种结合了高强度、高抗氧化性、高耐腐蚀性、显微结构稳定性和大热处理窗口的镍基高温合金。本发明的另一目的在于提供含这种高温合金的部件。这些目的可通过权利要求1的高温合金以及权利要求6、7、8和9的部件达到。本发明的镍基高温合金以重量°/4计包含:Co+Fe+Mn0-20Al4-6Cr〉12-20Ta〉7.5-15Ti0-O.45V0-1Nb0-<0.28Mo0-2.5Mo+W+Re+Rh2-8Ru+Os+Ir+Pt+Pd0誦4Hf0-1.5C+B+Zr0-0.5Ca+Mg+Cu0-0.5Y+La+Sc+Ce+锕系元素+镧系元素0-0.5Si0-0.5Ni余量特别地，所述高温合金由这些元素构成。特别地，在所述合金中存在一种、几种或所有任选性地列出的元素。"存在"是指该元素的含量可测地高出该元素在镍基高温合金中的已知杂质含量。这意味着该元素的含量是该元素在镍粉基合金中的杂质含量的至少两倍。所述合金含大量的A1、Cr和Ta,以提供高强度、高抗氧化性和高耐腐蚀性的结合。除Ta之外，还可向所述高温合金中加入其它Y—次颗粒强化剂如Ti、Nb和V,但由于它们对抗氧化性有害，所以它们最多也只能以有限的量加入。丁1含量不应超过0.45重量％，Nb含量不应超过0.28重量M,V含量不应超过1重量％。基质强化元素Mo、W、Re和Rh的含量在2-8重量。/o之间。所述高温合金中还可存在其它元素如Hf、C、B、Zr、Ca、Mg、Cu、Y、La、Sc、Ce、邻了系和镧系元素以及Si,以使其性质适应特殊需要如晶界强化、氧化皮强化和与特定涂层体系的兼容性。丁1的含量可以在0-0.40重量％的范围内。优选地其可为0-0.35重量％,更优选地0-0.30重量％,最优选地0-0.20重量％。Nb的含量可以在0-0.25重量。/o的范围内，优选地0-0.20重量％，更优选地0-0.15重量％,最优选地0-0.10重量％。根据本发明的另一实施方案，C的含量可以在0-0.15重量。/。的范围内，优选地0-0.08重量％,更优选地0.01-0.06重量％,最优选地0.02-0.04重量％。本发明的高温合金还可包含0-0.02重量％、优选地0-0.01重量％、更优选地O.001-0.008重量o/o并最优选地0.003-0.007重量o/o的B。根据本发明的一个方面，提供了含所述高温合金的传统铸造部件、定向凝固部件和单晶部件。根据本发明的另一方面，提供了由高温合金构成的传统铸造部件或单晶部件，其中所述高温合金以重量％计包含Co+Fe+Mn0画20Al4-6Cr>12-20Ta〉7.5-15Ti0-1.5V0-1Ti+Nb+V0陽2Mo0-2.5Mo+W+Re+Rh2-8Ru+Os+Ir+Pt+Pd0-4Hf0-1.5C+B+Zr0-0.5Ca+Mg+Cu0-0.5Y+La+Sc+Ce+4阿系元素+镧系元素0-0.5Si0-0.5Ni余量。特别地，所述高温合金由这些元素构成。本发明的部件特别是可以为燃气涡轮部件，例如涡轮叶片或轮叶，或为填料，例如用于激光焊接燃气涡轮部件的填料。下面描述了本发明的一个优选实施方案。铸造了具有表l所给组成的高温合金。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>特別地，所述高温合金包含元素Ni、Co、Cr、Mo、W、Al、Ta、Hf、C和B，且更特别是仅由这些元素构成。为了表征表1中的铸造高温合金的特性，进行了不同实验。分别在1220、1250、1260、1270和1300。C进行4h的涂浆(solutionmg)试-验并继之以用水急冷。在1220。C下可以看到残余颗粒，而在1250、1260、1270和1300。C下观察到没有初熔的完全涂浆。进一步施加在1250°C以8h、1100。C以4h和850。C以24h的热处理。SEM和TEM分析显示出具有边长~0.35pm的一次颗粒和大量二次颗粒的非常规则的微观结构(参见图l和图2)。未发现TCP相的痕迹。测得所述颗粒的含量为~60体积％。在此较高的颗粒含量下，通常难以获得^艮大的热处理窗口或难以包含多达14%的Cr而不析出脆性相。因此，已表明这种在最多中等水平的其它合金元素下对Cr、Ta和Al的强调能提供大的热处理窗口和良好的显微结构稳定性。由于对于抗氧化性来说A1被认为是非常有益的，Cr和Ta被认为是有益的，而Mo和W被认为是轻度有害的(Ti、Nb和V被认为是有害的)，所以表l中的组成将具有高抗氧化性。由于具有14。/。的Cr和低水平的有害元素Mo,其还将具有高耐腐蚀性。由于Ta是一种非常强的强化元素，所以在中等水平的Mo和W支持下高达10。/o的Ta使得其还将具有高强度。从而其能满足我们对高强度、高抗氧化性、高耐腐蚀性、显微结构稳定性和大热处理窗口的要求。表2显示了本发明另一优选实施方案。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>特别地，所述高温合金包含元素Ni、Co、Cr、Mo、W、Al、Ta、Hf、Zr、C和B，且更特别是仅由这些元素构成。大多数高抗氧化性合金例如CMSX-4都含有〉5。/。的Al并以生产工艺铸造以获得〈5ppm的S,且近来获得低至0.5ppm水平的S。表2中组成的平均硫含量(S)估计为30ppm,在此含量下其应该是非常有害的，Al含量为较为中等的4.5。/。。然而对表2中高温合金的循环氧化试验却表现出在1h循环时间和1100°C试验温度的恶劣试验条件下3OOh的稳定响应，这表明具有形成稳定的氧化铝的能力，即具有高抗氧化性。因此，这表明这种在最多中等水平的其它合金元素下对Cr、Ta和Al的强调能提供高抗氧化性。表2中的组成的颗粒含量低于表1中的组成，为约45体积％而非约60体积％,因此应当具有更大的热处理窗口并至少同样稳定。由于具有16%的Cr和^^水平的有害元素Mo,其还将具有高耐腐蚀性。由于Ta是一种非常强的强化元素，所以在中等水平的Mo和W支持下高达10%的Ta使得其也将具有高强度。从而其能满足我们对高强度、高抗氧化性、高耐腐蚀性、显微结构稳定性和大热处理窗口的要求。权利要求1.镍基高温合金，其以重量％计包含以下元素，特别是由以下元素构成Co+Fe+Mn0-20Al4-6，特别是4.3-6，Cr＞12-20Ta＞7.5-15Ti0-＜0.45V0-1Nb0-＜0.28Mo0-2.5Mo+W+Re+Rh2-8Ru+Os+Ir+Pt+Pd0-4Hf0-1.5C+B+Zr0-0.5Ca+Mg+Cu0-0.5Y+La+Sc+Ce+锕系元素+镧系元素0-0.5Si0-0.5Ni余量和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的镍基高温合金，其中钛(Ti)的含量在0-0.40重量％、优选地0-0.35重量％、更优选地0-0.30重量％并最优选地0-0.20重量％的范围内。3.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金，其中铌(Nb)的含量在0-0.25重量％、优选地0-0.20重量％、更优选地0-0.15重量％并最优选地0-0.10重量％的范围内。4.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金，其中碳(C)的含量在0-0.15重量％、优选地0-0.08重量％、更优选地0.01-0.06重量%并最优选地0.02-0.04重量％的范围内。5.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金，其中硼(B)的含量在0-0.02重量％、优选地0-0.01重量％、更优选地0.001-0.008重量％并最优选地0.003-0.007重量％的范围内。6.含根据权利要求l-5中任意一项所述的镍基高温合金的传统铸造部件。7.含根据权利要求1-5中任意一项所述的镍基高温合金的定向凝固部件。8.含根据权利要求1-5中任意一项所述的镍基高温合金的单晶部件。9.由高温合金构成的传统铸造部件或单晶部件，其中所述高温合金以重量％计包含以下元素、特别是由以下元素构成<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>10.<image>imageseeoriginaldocumentpage3</image>11.<image>imageseeoriginaldocumentpage3</image>12.<image>imageseeoriginaldocumentpage3</image>中在所述合金中存在铌(Nb)元素。13.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在钼(Mo)元素,优选地含1.0-2.4重量％的Mo,更优选地含1.7重量y。的Mo。14.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在钌(Ru)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)或钯(Pd)中的至少一种元素。15.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在铪(Hf)元素,优选地Hf含量高于0.1重量％,更优选地Hf含量为0.1重量％。16.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在碳(C)、硼(B)或锆(Zr)中的至少一种元素。17.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在钙(Ca)、镁(Mg)或铜(Cu)中的至少一种元素。18.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在钇(Y)、镧(La)、钪(Sc)、铈(Ce)、锕系或镧系元素中的至少一种元素。19.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在硅(Si)元素。20.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在钴(Co)、铁(Fe)或锰(Mn)中的至少一种元素。21.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在钴(Co),优选地存在2-4重量％的钴(0)),更优选地存在3重量Q/。的钴(Co)。22.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在镁(Mg)。23.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在铁(Fe)。24.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在钛(Ti)。25.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在钴(Co)和铁(Fe),其中Fe含量小于Co含量。26.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在钴(Co)和锰(Mn),其中Mn含量小于Co含量。27.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在钴(Co)、锰(Mn)和铁(Fe)，其中Fe和Mn的含量小于Co含量。28.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中铬(Cr)的含量在14-18重量％之间，优选地为16重量％。29.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中鴒(W)的含量在1.7-2.8重量％之间，特别是为2.3重量％。30.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中铝(A1)的含量大于或等于4.5重量％。31.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中钽(Ta)的含量在9-11重量％之间，优选地为10重量％。32.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中存在4告(Zr)和硼(B)。33.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中锆(Zr)的含量大于或等于0.02重量％,特别是为0.02重量％。34.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中碳(C)的含量大于或等于0.06重量％，特别是为0.06重量％。35.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中硼(B)的含量大于或等于0.01重量％,特别是为0.01重量％。36.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中Hf的最大含量为0.5重量％。37.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中不存在钛(Ti)。38.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中不存在铁(Fe)。39.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中不存在4孟(Mn)。40.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中所述高温合金包含以下元素、优选地由以下元素构成Ni、Co、Cr、Mo、W、Al、Ta、Hf、Zr、C和B。41.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中铝(A1)的含量在4.0-4.3重量％之间。42.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中不存在钛(Ti)。，43.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中不存在钒(V)。44.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中不存在铌(Nb)。45.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中在所述合金中不存在硅(Si)。46.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中铬(Cr)的含量大于14重量％,特别是为14重量％。47.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中铬(Cr)的含量大于16重量％,特别是为16重量％。48.根据前面权利要求中任意一项所述的镍基高温合金或部件，其中钽(Ta)的含量大于10重量％,特别是为10重量％。全文摘要本发明涉及镍基高温合金，其以重量％计包含、特别是由以下元素构成Co+Fe+Mn0-20，Al4-6，Cr＞12-20，Ta＞7.5-15，Ti0-＜0.45，V0-1，Nb0-＜0.28，Mo0-2.5，Mo+W+Re+Rh2-8，Ru+Os+Ir+Pt+Pd0-4，Hf0-1.5，C+B+Zr0-0.5，Ca+Mg+Cu0-0.5，Y+La+Sc+Ce+锕系元素+镧系元素0-0.5，Si0-0.5，Ni余量和不可避免的杂质。文档编号C22C19/05GK101528959SQ200780038506公开日2009年9月9日申请日期2007年9月20日优先权日2006年10月17日发明者G·麦克科尔文,M·哈塞尔奎斯特申请人:西门子公司