高强度热稳定镍基合金的制作方法

本技术涉及镍基合金，更具体地，涉及用于温度在升高的情况下使用的高强度热稳定镍基合金。

背景技术：

1、本节中的陈述仅提供与本技术相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

2、用于例如先进超超临界(a-usc)锅炉等恶劣环境下的合金需要结合为实现可加工性的室温下的延展性，以及在使用时在接近815℃(1500°f)的温度下的强度和抗氧化性。因此，传统合金使用镍和铬的组合来提高高温抗氧化性，使用钛、铝和铌的组合来通过沉淀硬化来提高高温强度，使用镍和钴的组合来提高室温下和合金在升高的温度下使用后的延展性，从而制造和修复合金。

3、本技术解决了合金在用于a-usc锅炉所需的强度和延展性的问题，以及与用于高温腐蚀环境的镍基可沉淀硬化合金相关的其他问题。

技术实现思路

1、本节提供了本技术的总体概述，并且，不作为其全部范围或其所有特征的全面公开。

2、在本技术的实施例中，合金包括一种组合物，该组合物按重量百分比计(除非另有说明，全文使用重量百分比)，包括：约1.3％至约1.8％的铝、约1.5％至约4.0％的钴、约18.0％至约22.0％的铬、约4.0％至约10.0％的铁，约1.0％至约3.0％的钼，约1.0％至约2.5％的铌，约1.3％至约1.8％的钛，约0.8％至约1.2％的钨，约0.01％至约0.08％的碳，以及平衡镍和附带杂质。在一些实施例中，该合金在700℃的温度和393.7mpa(57.1ksi)的压力下的应力断裂寿命至少为300小时，在700℃的温度下1000小时后的室温伸长率至少为15％。

3、在一些实施例中，该合金中钴的含量为约2.0％至约3.0％。在至少一个实施例中，该合金中钼的含量为约1.0％至约2.75％。在一些实施例中，该合金中铌的含量为约1.0％至约1.75％。

4、在至少一个实施例中，该合金中钴的含量为约2.0％至约3.0％，钼的含量为约1.0％至约2.75％。在一些实施例中，该合金中钴的含量为约2.0％至约3.0％，铌的含量为约1.0％至约1.75％。

5、在至少一个实施例中，该合金中钼的含量为约1.0％至约2.75％，铌的含量为约1.0％至约1.75％。

6、在一些实施例中，该合金中钴的含量为约2.0％至约3.0％，钼的含量为约1.0％至约2.75％，铌的含量为约1.0％至约1.75％。

7、在至少一个实施例中，该合金在700℃的温度和393.7mpa(57.1ksi)的压力下的应力断裂寿命至少为500小时。

8、在一些实施例中，该合金在700℃的温度下老化1000小时后的室温伸长率至少为20％。在至少一个实施例中，该合金在700℃的温度下老化1000小时后的室温伸长率至少为22％。

9、在至少一个实施例中，该合金在700℃的温度下老化5000小时后的室温伸长率至少为15％。在一些实施例中，该合金在700℃的温度下老化5000小时后的室温伸长率至少为20％。

10、在一些实施例中，该合金在700℃的温度下老化1000小时后，室温冲击能量至少为12ft-lb。在至少一个实施例中，该合金在700℃的温度下老化1000小时后，室温冲击能量至少为15ft-lb。在一些实施例中，该合金在700℃的温度下老化1000小时后，室温冲击能量至少为20ft-lb。

11、在至少一个实施例中，该合金在700℃的温度下老化5000小时后，室温冲击能量至少为10ft-lb。在一些实施例中，该合金在700℃的温度下老化5000小时后，室温冲击能量至少为12ft-lb。在至少一个实施例中，该合金在700℃的温度下老化5000小时后，室温冲击能量至少为15ft-lb。

12、在一些实施例中，该合金的室温(rt)极限拉伸强度介于约160ksi(1104mpa)至约175ksi(1207mpa)之间，该合金的室温(rt)0.2％屈服强度介于约95ksi(655mpa)至115ksi(793mpa)之间；并且，在将该合金在788℃(1450℉)温度下退火4小时再空冷后，该合金的室温伸长率介于约30％至约45％之间。在至少一个实施例中，室温极限拉伸强度介于约160ksi(1104mpa)至约170ksi(1172mpa)之间，室温0.2％屈服强度介于约95ksi(655mpa)至110ksi(758mpa)之间；并且，在将该合金在788℃(1450℉)温度下退火4小时再空冷后，该合金的室温伸长率介于约35％至约45％之间。

13、在一些实施例中，室温极限拉伸强度介于约175ksi(1207mpa)至约195ksi(1344mpa)之间，室温0.2％屈服强度介于约105ksi(724mpa)至125ksi(861mpa)之间；并且，在将该合金在788℃(1450℉)温度下退火4小时再空气冷却，并在700℃(1292℉)的温度下老化1000小时再空冷后，室温伸长率介于约15％至约30％之间。在至少一个实施例中，室温极限拉伸强度介于约175ksi(1207mpa)至约185ksi(1275mpa)之间，室温0.2％屈服强度介于约105ksi(724mpa)至120ksi(827mpa)之间；并且，在将该合金在788℃(1450℉)温度下退火4小时再空气冷却，并在700℃(1292℉)的温度下老化1000小时再空冷后，该合金的室温伸长率介于约22％至约30％之间。

14、在一些实施例中，室温极限拉伸强度介于约170ksi(1172mpa)至约200ksi(1379mpa)之间，室温0.2％屈服强度介于约100ksi(689mpa)至约120ksi(827mpa)之间；并且，在将该合金在788℃(1450℉)温度下退火4小时再空气冷却，并在700℃(1292℉)的温度下老化5000小时再空冷后，该合金的室温伸长率介于约16％至约30％之间。在至少一个实施例中，室温极限拉伸强度介于约175ksi(1207mpa)至约190ksi(1310mpa)之间，室温0.2％屈服强度介于约105ksi(724mpa)和115ksi(793mpa)之间；并且，在将该合金在788℃(1450℉)温度下退火4小时再空气冷却，并在700℃(1292℉)的温度下老化5000小时再空冷后，该合金的室温伸长率介于约20％至约30％之间。

15、在一些实施例中，该合金在700℃温度下的极限拉伸强度介于约130ksi(896mpa)至约155ksi(1069mpa)之间，在700℃温度下的0.2％屈服强度介于约90ksi(620mpa)至约105ksi(724mpa)之间；并且，在将所述合金在788℃(1450℉)温度下退火4小时再空冷后，该合金在700℃温度下的伸长率介于约9％至约25％之间。在至少一个实施例中，该合金在700℃温度下的极限拉伸强度介于约125ksi(861mpa)至约140ksi(965mpa)之间，在700℃温度下的0.2％屈服强度介于约90ksi(620mpa)至约100ksi(689mpa)之间；并且，在将该合金在788℃(1450℉)温度下退火4小时再空冷后，该合金在700℃温度下的伸长率介于约14％至约20％之间。

16、在一些实施例中，该合金在700℃温度下的极限拉伸强度介于约135ksi(931mpa)至约155ksi(1069mpa)之间，在700℃温度下的0.2％屈服强度介于约95ksi(655mpa)至约110ksi(758mpa)之间；并且，在将该合金在788℃(1450℉)温度下退火4小时再空气冷却，并在700℃(1292℉)的温度下老化1000小时再空冷后，在700℃温度下的伸长率介于约12％至约30％之间。在至少一个实施例中，该合金在700℃温度下的极限拉伸强度介于约135ksi(931mpa)至约150ksi(1034mpa)之间，在700℃温度下的0.2％屈服强度介于约95ksi(655mpa)至约105ksi(724mpa)之间；并且，在将该合金在788℃(1450℉)温度下退火4小时再空气冷却，并在700℃(1292℉)的温度下老化1000小时再空冷后，该合金在700℃温度下的伸长率介于约15％至约30％之间。

17、在一些实施例中，该合金在700℃温度下的极限拉伸强度介于约130ksi(896mpa)至约150ksi(1034mpa)之间，在700℃温度下的0.2％屈服强度介于约90ksi(620mpa)至约110ksi(758mpa)之间；并且，在将所述合金在788℃(1450℉)温度下退火4小时再空气冷却，并在700℃(1292℉)的温度下老化5000小时再空冷后，该合金在700℃温度下的伸长率介于约15％至约28％之间。在至少一个实施例中，该合金在700℃温度下的极限拉伸强度介于约130ksi(896mpa)至约145ksi(1000mpa)之间，在700℃温度下的0.2％屈服强度介于约90ksi(620mpa)至约102ksi(703mpa)之间；并且，在将该合金在788℃(1450℉)温度下退火4小时再空气冷却，并在700℃(1292℉)的温度下老化5000小时再空冷后，该合金在700℃温度下的伸长率介于约15％至约25％之间。

18、在一些实施例中，该合金包括组合物，该组合物按重量百分比计，包括：约0.02％至约0.3％的锰；约0.05％至约0.3％的硅；约0.005％至约0.2％的钒；约0.005％至约0.2％的锆；约0.001％至约0.025％的硼；和约0.001％至约0.02％的氮。

19、在本技术的另一实施例中，合金包括组合物，该组合物按重量百分比计，主要包括：约1.3％至约1.8％的铝、约0.001％至约0.025％的硼、约0.01％至约0.08％的碳、约2.0％至约3.0％的钴、约18.0％至约22.0％的铬、约4.0％至约10.0％的铁、约0.02％至约0.3％的锰、约1.0％至约3.0％的钼、约1.0％至约2.5％的铌、约0.001％至约0.02％的氮、约0.05％至约0.3％的硅、约1.3％至约1.8％的钛、约0.8％至约1.2％的钨、约0.005％至约0.2％的钒、约0.005％至约0.2％的锆、以及平衡镍和附带杂质。在一些实施例中，该合金在700℃的温度和393.7mpa(57.1ksi)的压力下的应力断裂寿命至少为300小时，并且，在700℃的温度下老化1000小时后的室温伸长率至少为15％

20、根据本说明书中提供的描述，进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解，这些描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本技术的范围。