专利名称：镍基超合金及制品的制作方法
镍基超合金及制品
发明背景
本发明公开涉及镍基合金、基于所述合金的制品以及制备所述制品的方法。
燃气涡轮发动机在极端环境中操作，发动机部件(特别是在涡轮区段中的那些) 暴露于高工作温度和应力。为了使涡轮部件能承受这些条件，这些部件必须由能承受这些 苛刻条件的材料制造。由于其在最高达90%的熔化温度下将保持其强度，并具有优异的耐 环境性能，故超合金被应用于这些高要求的应用中。镍基超合金特别广泛地用在整个燃气 涡轮发动机中，例如，在涡轮叶片、喷嘴和壳体应用中。但是，提高的燃气涡轮发动机性能的 设计需要具有甚至更高温度能力的合金。
单晶(SC)镍基超合金可基于合金组成和性能相似性划分为四代。第一代SC超合 金的限定特征是不存在成合金元素铼(Re)。依据加入约3%重量的Re将使抗蠕变断裂能 力提高约50°)并伴有抗疲劳益处的发现，第二代SC超合金(如CMSX-4、PWA-1484 和Ren6N5)均含约3%重量Re。一般而言，第三代超合金的特征在于包括约6%重量Re ；第 四代超合金含约6%重量Re以及成合金元素钌(Ru)。
目前，燃气涡轮发动机由于其性能的平衡而主要使用第二代超合金。但是，虽然成 合金元素Re是这类超合金已知的最有效的固溶体强化剂；如果不排除，其成本以及其供应 短缺强烈促使在该合金中其用量最少。迄今为止，具有较低Re含量的已知的超合金组合物 不能提供具有至少3%重量的那些(S卩，第二代超合金)可得到的性能。并且，由于Re在强 化M基超合金方面如此有效，仅用其它元素替代Re通常不能提供具有否则可通过Re提供 的强度的合金，或者可能劣化耐环境性能，例如抗氧化性和抗腐蚀性。
因此，仍然需要镍基超合金，该镍基超合金表现出用于燃气涡轮发动机的所有所 需性能，例如，蠕变和疲劳强度、在升高的温度下的抗氧化性和抗腐蚀性，同时还使铼的使 用最小化或消除使用铼。期望所述超合金还表现出良好的铸造能力，以便可适用于定向凝 固的单晶制品。由于较细小的初级枝晶臂间距通常得到较少的晶粒缺陷、多孔性以及更好 的热处理响应，因此为了得到较好的机械特性，较细小的初级枝晶臂间距(PDAS)是优选 的。
发明概述
本文提供了无铼的镍基超合金。在一个实施方案中，所述无铼的镍基超合金包 含无铼的镍基合金，所述合金包含约5. 2%重量至约12%重量钴(Co)、约4.0%重量至约 10%重量铬(Cr)、约0%重量至约3.0%重量钼(Mo)、约5.0%重量至约11%重量钨(W)、 约4. 0 %重量至约6. 5 %重量铝(Al)、约0 %重量至约1.5%重量钛(Ti)、约4. 0 %重量至约 8.0%重量钽(Ta)、约0.5%重量至约1.7%重量铪(Hf)、最高达约0. 重量碳(C)、最高 达约0.01%重量硼(B)，余量为镍(Ni)和附带杂质，并且，其中41+0.151^为约5.9%重量 至约8. 5%重量，Al+0. 15Hf为约5. 2%重量至约7. 0%重量，并且Mo+0. 52W为约4. 2%重 量至约6. 5%重量。
本文还提供了包含所述超合金的制品。在一个实施方案中，所述制品包含无铼的 镍基合金，所述合金包含约5. 2%重量至约12%重量钴(Co)、约4. 0%重量至约10%重量铬4(Cr)、约0 %重量至约3.0%重量钼(Mo)、约5. 0 %重量至约11 %重量钨(W)、约4. 0 %重量 至约6. 5%重量铝(Al)、约0%重量至约1. 5%重量钛(Ti)、约4. 0%重量至约8. 0%重量 钽(Ta)、约0.5%重量至约1.7%重量铪(Hf)、最高达约0. 重量碳(C)、最高达约0. 01 % 重量硼(B)，余量为镍(Ni)和附带杂质，其中41+0.151^为约5.9%重量至约8.5(%重量， Al+0. 15Hf为约5. 2%重量至约7. 0%重量，Mo+0. 52W为约4. 2%重量至约6. 5%重量。
本文还提供了制造制品的方法。在一个实施方案中，所述方法包括在模具中铸造 镍基合金，并将铸件凝固成单晶或柱形结构，其制品内的初级枝晶臂间距小于约400 μ m。 所述镍基超合金包含约5. 2%重量至约12%重量钴(Co)、约4.0%重量至约10%重量铬 (Cr)、约0%重量至约3.0%重量钼(Mo)、约5.0%重量至约11%重量钨(W)、约4.0%重量 至约6. 5 %重量铝(Al)、约0 %重量至约1.5%重量钛(Ti)、约4. 0 %重量至约8.0%重量钽 CTa)、约0.5%重量至约1.7%重量铪(Hf)、最高达约0. 重量碳(C)、最高达约0. 01 %重 量硼(B)，余量为镍(Ni)和附带杂质，并且，其中六1+0.151^为约5.9%重量至约8.5(%重 量，Al+0. 15Hf为约5. 2%重量至约7. 0%重量，并且Mo+0. 52W为约4. 2%重量至约6. 5% 重量。
当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面 和优点，其中在整个附图中类似的字符代表类似的部件，其中
图1为根据本文所述实施方案的几种合金与常规镍基合金Ren6N5和合金MC2+相 比，在2000° F/20ksi下的蠕变断裂寿命图示，所述合金MC2+为基于常规无铼的镍基合金 MC2的改良合金(包含5%重量Co、8%重量Cr、2%重量Mo、8%重量、5%重量Al、l. 5%重 量Ti、6%重量Ta，余量为Ni和附带杂质)，其中加入B、C和Hf ；
图2为根据本文所述实施方案的几种合金与常规镍基合金Ren6N5和无铼的镍基 合金MC2+相比，在1800° F/30ksi下的蠕变断裂寿命图示；并且
图3为根据本文所述实施方案的几种合金与常规镍基合金Ren6N5和无铼的镍基 合金MC2+相比，于2000° F下500次循环的循环氧化测试之后的重量变化图示。
发明详述
除非另外定义，本文使用的技术与科学术语具有与本发明所属领域技术人员通常 理解的相同的含义。本文使用的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、量或重要性，而 是用于区分一个要素与另一个要素。同样，术语”一”不表示量的限制，而是表示存在至少 一个提及的条目，并且除非另外指出，术语“前”、“后”、“下”和/或“上”仅用于方便描述， 不限于任一位置或者空间取向。如果公开了范围，包括涉及相同部件或性能的所有范围的 各端点并且可独立组合(例如，范围“最高达约25%重量，或者，更尤其是，约5%重量至约 20%重量”包括各端点以及范围“约5%重量至约25%重量”的所有中间值，等等)。修饰 语“约”与量结合使用时包括所述值，且具有上下文所述的含义(例如，包括与具体量的测 量相关的误差度)。
提供了一种无铼的镍基合金。更具体地讲，提供了包含各种水平和组合的元素来 代替铼以节约成本的合金。然而，由所述合金形成的制品的加工方式使得包含枝晶结构，该 枝晶结构进一步含有细小初级枝晶臂间距，即，其中枝晶臂之间的标称间距小于约400微米。结果是，所述合金可表现出基本上类似于或甚至高于含Re的合金所表现出的那些的性 能，并且比起其它无铼的镍基合金提高各种性能的平衡，所述合金包含相同或类似的元素 的组合。
更特别是，在2000° F/20ksi或1800° F/30ksi下，所公开的镍基合金均可表现 出与常规含Re的合金如Ren6N5(3%重量Re)的蠕变断裂寿命相当的蠕变断裂寿命。此外， 所述镍基合金可表现出基本上等同于常规含Re的合金所表现出的抗氧化性，并且显著好 于一些无铼的合金如MC2+所表现出的抗氧化性。并且，在某些实施方案中，所提供的镍基 合金表现出提高的相稳定性，具有最小或甚至无拓扑密排(TCP)相形成。使用无铼的合金， 提供与含Re的合金所提供的基本上类似的性能的能力，显著节约了成本。
本文所述的无铼的镍基合金包含本文所述的合金独特的各种组合和浓度的元素 钼、钨、铝、钛、钽、铪和硅。通过选择这些元素的量的优选水平和比率，可得到类似于含铼的 合金所表现出的那些的所需的性能。
更特别是，在某些实施方案中，选择某些元素组合的水平和比率，以提供或优化某 些所需的性能。例如，在一些实施方案中，根据关系式Al+0. 15Hf(%重量)，铝、铪和硅的组 合％重量在约5. 2%重量至约7%重量之间。Al和Hf的这种关系不仅可提供具有提高的抗 氧化性的合金，而且，可有助于避免形成不需要的不溶性共晶Y ‘ (gamma prime)相。
作为另一个实例，在一些实施方案中，根据关系式Al+0. 15Ta(%重量)，铝和钽的 组合％重量可期望为约5.9%重量至约8. 5 %重量。这种关系的Al和Ta可有助于强化Y ‘ 相。
在一些实施方案中，根据关系式Mo+0. 52W，钼和钨的组合％重量期望在约4. 2% 重量至6.5%重量之间。现已发现，通过这样选择Mo+0. 52W的水平，可增强合金的相 的固溶体强度。还发现，通过这样选择Mo+0. 52W的水平，例如，使得小于6. 5%重量用于本 发明合金中，可基本上避免析出拓扑密排(TCP)相和形成不溶性共晶Y'相。
各元素的一种或多种上述优选关系可用于所述合金的不同的实施方案，并且可使 用哪一种元素以及用量多少取决于合金中期望受影响的性能。
一般而言，本文所述的合金包含约5. 2%重量至约12%重量Co、约4%重量至约 10 %重量Cr、约0%重量至约3.0%重量钼(Mo)、约5.0%重量至约11%重量钨(W)、约 4.0%重量至约6. 5%重量铝(Al)、约0%重量至约1.5%重量钛(Ti)、约4. 0 %重量至约 8.0%重量钽(Ta)和约0.5%重量至约1.7%重量铪(Hf)、最高达约0. 重量碳(C)、最高 达约0.01%重量硼(B)，余量为镍(Ni)和附带杂质。
在一些实施方案中，镍基合金的钼含量可期望在约0%重量至约3. 0%重量之间， 并且在一些实施方案中，在约1.0%重量至约2. 7%重量之间，而在其它实施方案中，在约重量至2. 5%重量、或约1. 5%重量至约2. 5%重量之间。
在一些实施方案中，镍基合金的钨含量期望为约5.0%重量至约11.0%重量、或 约5. 4%重量至约10. 6%重量、或约6%重量至约7. 5%重量。在其它实施方案中，镍基合 金的钨含量为约7%重量至约9%重量、或约8%重量至约9%重量。
在一些实施方案中，镍基合金的铝含量可为约4. 5%重量至约6. 0%重量、或约 4. 7%重量至约5. 7%重量。在其它实施方案中，铝含量可为约5. 0%重量至约6. 5%重量、 或约5. 5%重量至约6. 5%重量。
本发明的镍基合金的一些实施方案可包含其量为约0%重量至约1. 5%重量、或 约0%重量至约1. 3%重量、或约0%重量至约1. 0%重量的钛，而在其它实施方案中，钛的 量可为约0%重量至约1. 0%重量、或约0%重量至约0. 5%重量。
在一些实施方案中，钽可存在的量为约4. 4%重量至约7. 0%重量、或约5%重量 至约7%重量。在其它实施方案中，钽可存在的量为约5%重量至约7. 0%重量、或约5. 0%重量至约6. 5%重量。
在某些实施方案中，铪的用量可为约0.7%重量至约1.7%重量、或约1.0%重量 至约1.6%重量。在其它实施方案中，铪可存在的量为约0.7%重量至约重量、或约重量至约1.5%重量。
除了上述元素以外，镍基合金还可包含钴和铬。一般而言，钴的加入量通常可为约 5. 2%重量至约12%重量。在一些实施方案中，钴可存在的量为约5. 5%重量至约10%重 量、或约6 %重量至约9. 5 %重量。在其它实施方案中，钴可存在的量为约8 %重量至约11 % 重量、或约9. 0%重量至约10%重量。
一般而言，可包含的铬的量为约4%重量至约10%重量。在一些实施方案中，铬可 存在的量为约6%重量至约8. 5%重量、或约6. 5%重量至约8%重量。在其它实施方案中， 铬可存在的量为约6%重量至约8%重量、或6. 5%重量至约7. 5%重量。
如果需要，碳(C)、硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、钇(Y)和其它稀土金属也可包含在本 发明的镍基合金中。
当使用碳时，其可用于本文所述的镍基合金中的量通常可小于约0.5%重量。在一 些实施方案中，约0. 01%重量至约0. 5%重量量的碳可用于所述镍基合金中。碳的示例性 量为约0. 03%重量至约0. 49%重量。
在一些实施方案中，可存在于镍基合金中的硼的量小于或等于镍基合金的约 0. 重量。在一些实施方案中，在约0. 001%重量至约0. 09%重量之间量的硼可包含在镍 基合金中。可用于镍基合金中的硼的一个示例性量为约0. 004%重量至约0. 075%重量。
如果需要，在镍基合金的某些实施方案中，可包含硅。如果如此包含，则约0.05% 重量至约重量量的硅是合适的，并且示例性量可为约0. 重量至约0. 5%重量。如果 使用钇，其可存在的量为约0. 01%重量至约0. 重量，并且示例性量为约0. 03%重量至 约0. 05%重量。锗的合适量可为0%重量至约重量，其示例性量为约0. 2%重量至约 0. 5%重量。
因此，例如，镍基合金的一个实施方案可包含约5. 2%重量至约12%重量钴(Co)、 约4. 0%重量至约10%重量铬(Cr)、约0%重量至约3. 0%重量钼(Mo)、约5. 0%重量至约 11%重量钨(W)、约4.0%重量至约6. 5%重量铝(Al)、约0%重量至约1. 5%重量钛(Ti)、 约4.0%重量至约8.0%重量钽(Ta)、约0.5%重量至约1.7%重量铪(Hf)、最高达约0. 1% 重量碳(C)、最高达约0.01%重量硼(B)，余量为镍(Ni)和附带杂质。期望此类合金还包 含以下关系Al+0. 15Ta为约5. 9%重量至约8. 5%重量；Al+0. 15Hf为约5. 2%重量至约 7. 0%重量；并且Mo+0. 52W为约4. 2%重量至约6. 5%重量。
在此类实施方案中，可期望所述镍基合金包含约5. 5%重量至约10%重量钴 (Co)、约6. 0%重量至约8. 5%重量铬(Cr)、约0%重量至约3. 0%重量钼(Mo)、约5. 4%重 量至约10. 6 %重量钨(W)、约4. 5 %重量至约6.0%重量铝(Al)、约0 %重量至约1. 3 %重量钛(Ti)、约4. 4%重量至约7. 0%重量钽(Ta)和约0. 7%重量至约1. 7%重量铪(Hf)。或 者，在其它实施方案中，所述镍基合金可包含约6 %重量至约9.5%重量钴(Co)、约6 %重量 至约8%重量铬(Cr)、约1. 0%重量至约2. 7%重量钼(Mo)、约6%重量至约7. 5%重量钨 (W)、约4. 7%重量至约5. 7%重量铝(Al)、约0%重量至约1. 0%重量钛(Ti)、约5%重量至 约7. 0%重量钽(Ta)和约1. 0%重量至约1. 6%重量铪(Hf)。
根据在段落W034]中所述实施方案的合金还可包含约8. 0%重量至约11%重量 钴(Co)、约6. 0%重量至约8. 0%重量铬(Cr)、约重量至约2. 5%重量钼(Mo)、约7. 0% 重量至约9. 0%重量钨(W)、约5. 0%重量至约6. 5%重量铝(Al)、约0%重量至约1. 0%重 量钛(Ti)、约5.0%重量至约7.0%重量钽(Ta)和约0.7%重量至约1.7%重量铪(Hf)。 或者，此类合金可包含约9. 0%重量至约10%重量钴(Co)、约6. 5%重量至约7. 5%重量铬 (Cr)、约1. 5 %重量至约2.5%重量钼(Mo)、约8. 0 %重量至约9.0%重量钨(W)、约5. 5 %重 量至约6. 5 %重量铝(Al)、约0 %重量至约0. 5 %重量钛(Ti)、约5. 0 %重量至约6. 5 %重量 钽(Ta)和约重量至约1. 5%重量铪(Hf)。
所述镍基合金可根据任何现有的方法进行加工，以形成燃气涡轮发动机的部件， 包括但不限于粉末冶金法(例如，烧结、热压、热等静压制、热真空压制，等等)、铸锭接着定 向凝固、熔模精密铸造、铸锭接着热机械处理、近终形铸造、化学蒸气沉积、物理蒸气沉积、 这些方法的组合等。
在由所述镍基合金制造燃气涡轮翼片的一种方式中，提供了单独或混合物形式 的粉末、颗粒形式的所需部件，并加热至足以熔融金属部件的温度，通常为约1350°C至约 1600°C。随后将已熔融的金属在铸造法中倒入模具中，以产生所需的形状。
如上所述，可使用任何铸造方法，例如，铸锭、熔模精密铸造或者近终形铸造。在其 中期望生产更复杂部件的实施方案中，已熔融的金属可期望通过熔模精密铸造法来铸造， 熔模精密铸造法通常更适用于生产通过标准制造技术不能生产的部件，例如具有复杂形状 的涡轮动叶或必须承受高温的涡轮部件。在另一个实施方案中，可通过铸锭法将已熔融的 金属铸造成涡轮部件。
可使用重力、压力、惰性气体或者真空条件进行铸造。在一些实施方案中，在真空 中进行铸造。
铸造后，将模具中的熔体定向凝固。定向凝固通常产生单晶或者柱形结构，即，在 生长方向伸长的晶粒，因此，比起等轴铸造，翼片的蠕变强度更高，并且适用于一些实施方案。
在一些实施方案中，可将熔体在液体金属(例如，熔融的锡)提供的温度梯度中定 向凝固。比起使用辐射冷却的常规定向凝固方法，液体金属冷却方法产生更大的温度梯度， 并且提供较细小的枝晶臂间距。较细小的枝晶臂间距又可有益于合金的机械特性以及降低 该合金内的分离。
包含所述镍基合金的铸件随后可通常经受不同的热处理，以便优化强度以及提高 抗蠕变性。在一些实施方案中，期望将铸件在固相线和Y'溶线温度之间的温度下固溶热 处理。固相线为在加热过程中合金开始熔融时的温度或者在冷却过程中由液相开始至凝固 完成的温度。Y ‘溶线为在加热过程中Y ‘相完全溶解成为Y基质相时的温度，或者在冷 却过程中在Y基质相中开始析出时的温度。此类热处理通常降低分离的存在。在固溶热处理后，在低于Y'溶线温度下热处理合金以形成Y'析出物。
因此，可将本文所述的镍基合金加工成各种用于大燃气涡轮发动机的翼片。由于 在合金中选择优选水平和比率的元素，因此合金以及由所述合金制备的制品和燃气涡轮发 动机部件表现出提高的高温强度以及提高的抗氧化性。此外，在一些实施方案中，可使用高 梯度铸造来提供细小的枝晶臂间距，使得可看到进一步提高机械特性。适宜由本文所述的 合金形成的部件或制品的实例包括但不限于动叶(或叶片)、非旋转喷嘴(或静叶)、壳体、 燃烧器，等等。认为在由本文所述的合金形成中，发现特别益处的部件/制品包括喷嘴和动 叶。
以下实施例，是示例性和非限制性的，举例说明制造镍基合金的各种实施方案中 的一些的组合物和方法。
实施例1
采用该实施例来证明与包含铼的常规镍基合金Ren6N5和改良无铼的镍基合金 MC2+相比，由根据本文所述实施方案且不含铼的镍基合金可见性能提高，所述MC2+基于 皿〇2(包含5%重量(0、8%重量0、2%重量]\10、8%重量、5%重量41、1. 5%重量Ti、6%重量 Ta，余量为Ni和附带杂质)，其中将碳、硼和铪加入到起始组合物中。具有对比组成的样品 以及根据本文所述的本发明的实施方案的那些显示于下表1。
表 1
组成(％重量)
合
权利要求
1.一种无铼的镍基合金，所述合金包含约5. 2%重量至约12%重量钴(Co)、约4.0% 重量至约10%重量铬(Cr)、约0%重量至约3. 0%重量钼(Mo)、约5. 0%重量至约11%重量 钨(W)、约4. 0%重量至约6. 5%重量铝(Al)、约0%重量至约1. 5%重量钛(Ti)、约4. 0% 重量至约8.0%重量钽(Ta)、约0.5%重量至约1.7%重量铪(Hf)、最高达约0. 1 %重量碳 (C)、最高达约0.01%重量硼(B)，余量为镍(Ni)和附带杂质，并且其中Al+0. 15Ta为约5. 9%重量至约8. 5%重量；Al+0. 15Hf为约5. 2%重量至约7. 0%重量；并且Mo+0. 52W为约4. 2%重量至约6. 5%重量。
2.权利要求1的镍基合金，所述合金包含约5.5%重量至约10%重量钴(Co)、约6.0% 重量至约8. 5%重量铬(Cr)、约0%重量至约3. 0%重量钼(Mo)、约5. 4%重量至约10. 6% 重量钨(W)、约4. 5 %重量至约6. 0 %重量铝(Al)、约0 %重量至约1. 3 %重量钛(Ti)、约 4. 4%重量至约7. 0%重量钽(Ta)和约0. 7%重量至约1. 7%重量铪(Hf)。
3.权利要求1的镍基合金，所述合金包含约8.0%重量至约11%重量钴(Co)、约6. 0% 重量至约8.0%重量铬(Cr)、约1 %重量至约2. 5 %重量钼(Mo)、约7. 0 %重量至约9. 0 %重 量钨(W)、约5. 0 %重量至约6. 5 %重量铝(Al)、约0 %重量至约1.0%重量钛(Ti)、约5. 0 % 重量至约7. 0%重量钽(Ta)和约0. 7%重量至约1. 7%重量铪(Hf)。
4.一种制品，所述制品包含无铼的镍基合金，所述合金包含约5. 2%重量至约12%重 量钴(Co)、约4.0%重量至约10%重量铬(Cr)、约0%重量至约3.0%重量钼(Mo)、约5.0% 重量至约11 %重量钨(W)、约4. 0 %重量至约6. 5 %重量铝(Al)、约0 %重量至约1. 5 %重量 钛(Ti)、约4.0%重量至约8.0%重量钽(Ta)、约0.5%重量至约1.7%重量铪(Hf)、最高达 约0.1%重量碳(C)、最高达约0.01%重量硼(B)，余量为镍(Ni)和附带杂质，其中Al+0. 15Ta为约5. 9%重量至约8. 5%重量；Al+0. 15Hf为约5. 2%重量至约7. 0%重量；Mo+0. 52W为约4. 2%重量至约6. 5%重量。
5.权利要求4的制品，其中所述镍基合金包含约5.5%重量至约10%重量钴(Co)、 约6. 0%重量至约8. 5%重量铬(Cr)、约0%重量至约3. 0%重量钼(Mo)、约5. 4%重量至 约10. 6%重量钨(W)、约4. 5%重量至约6. 0%重量铝(Al)、约0%重量至约1. 3%重量钛 (Ti)、约4. 4%重量至约7. 0%重量钽(Ta)和约0. 7%重量至约1. 7%重量铪(Hf)。
6.权利要求4的制品，其中所述镍基合金包含约8.0%重量至约11%重量钴(Co)、约 6.0%重量至约8.0%重量铬(Cr)、约1 %重量至约2. 5 %重量钼(Mo)、约7. 0 %重量至约 9.0%重量钨(W)、约5.0%重量至约6. 5%重量铝(Al)、约0%重量至约1.0%重量钛(Ti)、 约5. 0%重量至约7. 0%重量钽(Ta)和约0. 7%重量至约1. 7%重量铪(Hf)。
7.权利要求4的制品，其中所述合金包含枝晶结构，所述枝晶结构包含标称间距小于 约400微米的初级枝晶臂。
8.权利要求4的制品，其中所述合金包含定向凝固单晶。
9.权利要求6的制品，其中所述制品为燃气涡轮组件的部件，包括叶片、静叶、壳体或 燃烧器部件。
10.一种制造制品的方法，所述方法包括在模具中铸造无铼的镍基合金，所述合金包 含约5. 2%重量至约12%重量钴(Co)、约4. 0%重量至约10%重量铬(Cr)、约0%重量至约3. 0 %重量钼(Mo)、约5. 0 %重量至约11 %重量钨(W)、约4. 0 %重量至约6. 5 %重量铝 (Al)、约0%重量至约1. 5%重量钛(Ti)、约4. 0%重量至约8. 0%重量钽(Ta)、约0. 5%重 量至约1.7%重量铪(Hf)、最高达约0. 重量碳(C)、最高达约0.01%重量硼(B)，余量为 镍(Ni)和附带杂质，其中Al+0. 15Ta为约5. 9%重量至约8. 5%重量； Al+0. 15Hf为约5. 2%重量至约7. 0%重量；Mo+0. 52W为约4. 2%重量至约6. 5%重量；并且其中将所述制品铸造和定向凝固成单 晶形式或者柱形结构，使得制品内的初级枝晶臂间距小于约400 μ m。
全文摘要
本发明提供了无铼的镍基合金。更具体地讲，所述合金包含优选水平和比率的元素，以便未使用铼，γ基质相和γ′析出物均获得良好的高温强度以及良好的耐环境性能。当铸造并定向凝固成单晶形式时，所述合金表现出好于或与含铼的单晶合金相当的抗氧化性以及与含铼的单晶合金相当的蠕变断裂寿命。此外，如果需要，可将所述合金通过定向凝固加工成单晶形式或柱形结构的制品，其含有细小枝晶臂间距，例如，小于400μm，使得可发现进一步提高制品的机械特性。
文档编号C30B11/00GK102031419SQ20101050798
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月28日 优先权日2009年9月30日
发明者A·苏祖基, M·F·X·小吉格利奥蒂, P·R·苏布拉马尼安, S-C·黄 申请人:通用电气公司