镍基超合金及由其制成的构件的制作方法_3

文档序号:9225879阅读:来源:国知局
有基于在HTFCGR(da/dt)测 试中的实际性能的特别有前途的性能,HTFCGR(da/dt)测试在大约1400 °F下并且使用三百 秒保持时间(停留)和20ksi V in(大约22MPa V m)的最大应力强度进行。在以下的表 格I中概括了合金A至I的裂纹扩展速率和它们相对于R104的裂纹扩展速率。在图9中 提供的表格概括了合金A至I相对于R104的其它性能。在1400 °F (大约760°C )下评估 了极限抗拉强度(UTS)、屈服强度(0. 02%YS和0. 2 % YS)、延伸率(EL)和断面收缩率(RA), 而在1400 °卩和1001^(大约760°〇和69010^)下评估了到0.2%蠕变的时间(0.2%蠕变) 和断裂(断裂时间)。应该指出的是合金A、E和I的蠕变和断裂特性显著高于R104的蠕 变和断裂特性,而R104本身被认为是展示出非常好的蠕变和断裂特性。图10提供了绘出 图9的断裂数据相对表格I中的HTFCGR数据的图。根据图10的可视性描绘,可见到合金 A、E和I展示出保持时间裂纹扩展速率和断裂的最佳结合,并且指示了超越R104的显著改 善。
[0031] 表格 I_

[0032] 更高的钛水平通常对大多数机械性能是有益的,尽管更高的铝水平提高对在高温 下使用而言必要的金属稳定性,在此基础上,认为对表格II和III的合金而言钛对铝的重量 比是重要的。另外,钼对钼加钨的重量比也被认为对表格II的合金而言是重要的,因为该比 值显示了对于高温响应的难熔物含量并且平衡了 γ和γ ^相的难熔物含量。同样地,在适 用处在表格II和III中也包括了这些比值。除了在表格II和III中列出的元素之外,认为也可 以存在微小量的其它合金成分而不导致不期望的性能。此类成分和它们的量(按重量)包 括最多2. 5%的铼、最多2%的钒、最多2%的铁以及最多0. 1 %的镁。
[0033] 表格 II
[0035] 尽管在图2、图5和图8中确定的合金成分以及在表格II和表格III中确定的合金和 合金范围最初基于分析预测,但依赖于广泛的分析和资源以进行预测和确定这些合金成分 为这些合金的潜力提供有力的指示,尤其是表格II和表格III的合金成分,以达到在蠕变和 保持时间疲劳裂纹扩展速率特性方面的显著改善,这些改善对燃气涡轮发动机的涡轮圆盘 是期望的。
[0036] 虽然已经按照具体实施例(包括镍基超合金的具体成分和性能)描述了本发明, 但本发明的范围不限于此。相反,本发明的范围仅仅由所附权利要求书限定。
【主权项】
1. 一种Y '镍基超合金,所述超合金已经以处在或接近所述超合金的再结晶温度但 低于所述超合金的Y'固溶温度的温度进行热加工,所述超合金按重量由以下成分组成: 18. 0%至 30. 0%的钴; 11. 4%至 16. 0%的铬; 最多6.0 %的钽; 2. 5%至3. 5%的铝; 2. 5%至3. 4%的钛; 5. 5%至7. 5%的钼; 最多2.0 %的铌; 最多2.0%的铪; 0? 04%至 0? 20%的碳; 0. 01 %至 0. 05%的硼; 0. 03%至 0. 09%的锆; 余下基本上是镍和杂质,其中,钛对铝的重量比是0. 71至1. 36,所述超合金包含足够 低水平的拓扑密排相(TCP),所述拓扑密排相包括S相和n相(Ni3Ti)以展示出在1400 °F 和IOOksi (大约760°C和大约690MPa)下达到断裂的至少100小时的时间。2. 根据权利要求1所述的Y'镍基超合金,其特征在于,所述钼的含量是6.5%至 7. 5%。3. 根据权利要求1所述的Y'镍基超合金,其特征在于,所述钛对铝的重量比是〇.88 至 1. 29。4. 根据权利要求1所述的Y'镍基超合金,其特征在于,所述钽的含量为最多4.0%。5. 根据权利要求1所述的Y'镍基超合金,其特征在于,所述钽的含量是3. 3%至 4. 0%〇6. 根据权利要求1所述的Y'镍基超合金,其特征在于,所述铪的含量是至少〇.3%。7. -种锻造构件,其由根据权利要求1所述的经热加工的Y'镍基超合金形成。8. 根据权利要求7所述的构件,其特征在于,所述构件是从由涡轮圆盘和压缩机圆盘 以及燃气涡轮发动机的叶盘组成的组中选择的粉末冶金构件。9. 根据权利要求1所述的y'镍基超合金,其特征在于,所述y'镍基超合金基本上 没有钨。10. 根据权利要求1所述的Y '镍基超合金,其特征在于,所述Y '镍基超合金具有 不高于1200°C的y '固溶温度。11. 根据权利要求1所述的Y'镍基超合金,其特征在于,所述Y'镍基超合金按 重量由以下成分组成:18. 0%至22. 0%的钴、11. 4%至14. 0%的铬、最多4%的钽、2. 8% 至3. 4%的铝、3. 0 %至3. 4%的钛、5. 8 %至7. 1 %的钼、最多1. 2 %的铌、最多0. 49 %的铪、 0. 04%至0. 11 %的碳、0. 01 %至0. 04%的硼、0. 03 %至0. 09%的锆、余下的镍和杂质,其 中,所述钛对铝的重量比是〇. 88至1. 29。12. 根据权利要求11所述的Y'镍基超合金,其特征在于,所述钼的含量是6. 5%至 7. 1%。13. 根据权利要求11所述的Y'镍基超合金,其特征在于,所述钽的含量为3. 3%至 4. 0%〇14. 根据权利要求11所述的Y'镍基超合金,其特征在于,所述铌的含量为1.0%至 1. 2% 〇15. 根据权利要求11所述的Y'镍基超合金,其特征在于,所述铪的含量为0.3%至 0. 49%〇16. -种锻造构件,其由根据权利要求11所述的经热加工的Y'镍基超合金形成。17. 根据权利要求16所述的构件,其特征在于,所述构件是从由涡轮圆盘和压缩机圆 盘以及燃气涡轮发动机的叶盘组成的组中选择的粉末冶金构件。18. 根据权利要求11所述的y'镍基超合金,其特征在于,所述y'镍基超合金基本 上没有钨。19. 根据权利要求11所述的Y'镍基超合金,其特征在于,所述Y'镍基超合金具有 不高于1200°C的y '固溶温度。20. -种Y'镍基超合金,所述超合金以锻造构件的形式并且按重量由以下成分组 成: 18. 0%至 30. 0%的钴; 11. 4%至 16. 0%的铬; 最多6.0 %的钽; 2. 5%至3. 5%的铝; 2. 5%至3. 4%的钛; 5. 5%至7. 5%的钼; 最多2.0 %的铌; 至少0. 3 %且最多2. 0 %的铪; 0? 04%至 0? 20%的碳; 0. 01 %至 0. 05%的硼; 0. 03%至 0. 09%的锆; 余下基本上是镍和杂质,其中,钛对铝的重量比是0. 71至1. 36,并且所述超合金包含 足够低水平的拓扑密排相(TCP),所述拓扑密排相包括S相和n相(Ni3Ti)以展示出在 1400 °F和IOOksi (大约760°C和大约690MPa)下达到断裂的至少100小时的时间。
【专利摘要】本发明涉及镍基超合金及由其制成的构件,γ′镍基超合金及由其制成的构件展示出改善的包括蠕变和保持时间疲劳裂纹扩展特性的高温停留能力。构件的具体示例是燃气涡轮发动机的粉末冶金的涡轮圆盘。γ′镍基超合金按重量包含:18.0%至30.0%的钴、11.4%至16.0%的铬、最多6.0%的钽、2.5%至3.5%的铝、2.5%至4.0%的钛、5.5%至7.5%的钼,最多2.0%的铌、最多2.0%的铪、0.04%至0.20%的碳、0.01%至0.05%的硼、0.03%至0.09%的锆、余下基本上是镍和杂质,其中,钛对铝的重量比是0.71至1.60。
【IPC分类】C22C19/05
【公开号】CN104946933
【申请号】CN201510275215
【发明人】K.R.贝恩, D.P.莫雷尔, R.迪多米奇奥, T.汉隆, L.克里特尼, A.E.韦斯曼
【申请人】通用电气公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2010年5月28日
【公告号】CA2704871A1, CN101899595A, CN101899595B, EP2256223A1, US8992700, US20100303666
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