一种Waspaloy镍基高温合金及其制备方法

本发明属于高温合金，尤其涉及一种waspaloy镍基高温合金及其制备方法。

背景技术：

1、waspaloy镍基高温合金广泛应用于航空发动机叶片、蒸汽轮机叶片等高温高压领域中，具有高温条件下高强度耐腐蚀的特点。waspaloy合金主要的缺点是长期高温服役过程中，η相(ni3ti)会大量析出并严重损害合金的高温蠕变性能。据最新相关研究发现，合金中不析出mc型碳化物或者只析出极少量小尺寸的mc型碳化物或者，能显著降低或抑制η相的析出速率；因为原始合金中ti含量相对较高，形成较高体积分数的mc型碳化物，如图1所示。因此如何控制mc型碳化物的析出及析出尺寸是控制η相进而提升其高温蠕变性能的关键，亟需研究人员提供切实可行的方案对mc型碳化物的数量进行控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于至少克服上述现有技术的不足之一，提供了一种waspaloy镍基高温合金及其制备方法，其通过成分调节，降低mc型碳化物所需的ti元素，从而使得mc型碳化物几乎不析出或极少量析出，进而有效抑制有害相η相的析出，提高waspaloy镍基高温合金的高温蠕变性能，且室温强度保持稳定。

2、本发明的技术方案是：一种waspaloy镍基高温合金，所述waspaloy镍基合金的成分包括0.8-1.2wt％的ti、2.9-3.2wt％的al、19-20wt％的cr、13-14wt％的co、4-4.5wt％的mo、0.05-0.1wt％的c、0.04-0.06wt％的zr和余量ni以及不可避免的杂质。

3、作为本技术方案的进一步改进，所述ti的质量分数为a wt％，所述al的质量分数为b wt％，a和b之间满足关系：a与b之和的范围为3.9-4.1。

4、作为本技术方案的进一步改进，所述waspaloy镍基高温合金中mc型碳化物的体积分数不大于1％。

5、作为本技术方案的进一步改进，所述waspaloy镍基合金的成分包括1wt％的ti、3wt％的al、19.5wt％的cr、13.5wt％的co、4.3wt％的mo、0.07wt％的c、0.05wt％的zr和余量ni以及不可避免的杂质。

6、本发明还提供了一种waspaloy镍基高温合金的制备方法，用于制备上述waspaloy镍基高温合金，包括步骤：

7、制备原料步骤，包括制备0.8-1.2wt％的ti、2.9-3.2wt％的al、19-20wt％的cr、13-14wt％的co、4-4.5wt％的mo、0.05-0.1wt％的c、0.04-0.06wt％的zr和余量ni；

8、熔炼步骤，将制备好的各元素原料混合并置于熔炼炉中进行熔炼。

9、作为本技术方案的进一步改进，所述制备方法还包括多级锻造步骤，所述多级锻造步骤至少包括第一级锻造和第二级锻造。

10、作为本技术方案的进一步改进，所述第一级锻造的锻造温度范围为1000℃-1200℃，锻造变形量为35％-45％，得到第一锻造镍基高温合金；所述第二级锻造的锻造温度范围为1000℃-1200℃，锻造变形量为55％-65％，得到第二锻造镍基高温合金。

11、作为本技术方案的进一步改进，所述制备方法还包括热处理步骤，将经过多级锻造后的镍基高温合金进行热处理，得到终态镍基高温合金。

12、作为本技术方案的进一步改进，所述热处理步骤为多级热处理，至少包括第一级热处理、第二级热处理和第三级热处理；所述第一级热处理温度为1000℃-1100℃，热处理时间为3小时以上；所述第二级热处理温度为800℃-850℃，热处理时间为20小时以上；所述第三级热处理温度为700℃-780℃，热处理时间为15小时以上。

13、作为本技术方案的进一步改进，所述多级锻造步骤还包括相邻两级锻造之间的固溶处理步骤；所述固溶处理步骤包括第一级锻造步骤和第二级锻造步骤之间的第一固溶处理步骤，将所述第一锻造镍基高温合金在固溶处理温度1050℃-1100℃中任一恒温下放置3-5小时。

14、本发明所提供的一种waspaloy镍基高温合金，所述waspaloy镍基合金的成分包括0.8-1.2wt％的ti、2.9-3.2wt％的al、19-20wt％的cr、13-14wt％的co、4-4.5wt％的mo、0.05-0.1wt％的c、0.04-0.06wt％的zr和余量ni以及不可避免的杂质；本发明所提供的一种waspaloy镍基高温合金及其制备方法，通过成分调节，降低mc型碳化物析出所需的ti元素，从而使得mc型碳化物几乎不析出或极少量析出，进而有效抑制有害相η相的析出，提高waspaloy镍基高温合金的高温蠕变性能，且合金的强度也得以提升，并且降低合金的生产成本，具有良好的市场应用前景。

技术特征：

1.一种waspaloy镍基高温合金，其特征在于，所述waspaloy镍基合金的成分包括0.8-1.2wt％的ti、2.9-3.2wt％的al、19-20wt％的cr、13-14wt％的co、4-4.5wt％的mo、0.05-0.1wt％的c、0.04-0.06wt％的zr和余量ni以及不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的waspaloy镍基高温合金，其特征在于，所述ti的质量分数为awt％，所述al的质量分数为b wt％，a和b之间满足关系：a与b之和的范围为3.9-4.1。

3.如权利要求2所述的waspaloy镍基高温合金，其特征在于，所述waspaloy镍基高温合金中mc型碳化物的体积分数不大于1％。

4.如权利要求1至3中任一项所述的waspaloy镍基高温合金，其特征在于，所述waspaloy镍基合金的成分包括1wt％的ti、3wt％的al、19.5wt％的cr、13.5wt％的co、4.3wt％的mo、0.07wt％的c、0.05wt％的zr和余量ni以及不可避免的杂质。

5.一种waspaloy镍基高温合金的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至4中任一项所述的waspaloy镍基高温合金，包括步骤：

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括多级锻造步骤，所述多级锻造步骤至少包括第一级锻造步骤和第二级锻造步骤。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一级锻造步骤的锻造温度范围为1000℃-1200℃，锻造变形量为35％-45％，得到第一锻造镍基高温合金；所述第二级锻造步骤的锻造温度范围为1000℃-1200℃，锻造变形量为55％-65％，得到第二锻造镍基高温合金。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括热处理步骤，将经过多级锻造后的镍基高温合金进行热处理，得到终态镍基高温合金。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述热处理步骤为多级热处理，至少包括第一级热处理、第二级热处理和第三级热处理；所述第一级热处理温度为1000℃-1100℃，热处理时间为3小时以上；所述第二级热处理温度为800℃-850℃，热处理时间为20小时以上；所述第三级热处理温度为700℃-780℃，热处理时间为15小时以上。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述多级锻造步骤还包括相邻两级锻造之间的固溶处理步骤；所述固溶处理步骤包括第一级锻造步骤和第二级锻造步骤之间的第一固溶处理步骤，将所述第一锻造镍基高温合金在固溶处理温度1050℃-1100℃中任一恒温下放置3-5小时。

技术总结
本发明提供了一种Waspaloy镍基高温合金，所述Waspaloy镍基合金的成分包括0.8‑1.2wt％的Ti、2.9‑3.2wt％的Al、19‑20wt％的Cr、13‑14wt％的Co、4‑4.5wt％的Mo、0.05‑0.1wt％的C、0.04‑0.06wt％的Zr和余量Ni以及不可避免的杂质；本发明所提供的一种Waspaloy镍基高温合金及其制备方法，通过成分调节，降低MC型碳化物析出所需的Ti元素，使得几乎不析出MC型碳化物或极少量析出MC型碳化物，进而有效抑制有害相η相的析出，提高Waspaloy镍基高温合金的高温蠕变性能，且合金的强度也得以提升，并且降低合金的生产成本，具有良好的市场应用前景。

技术研发人员：柳刚,杨木金,易将,何旌
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17