專利名稱：鎳基超耐熱合金和由所述超耐熱合金制成的部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鎳基超耐熱合金領域，尤其是用于制備陸上或航空渦輪機的部件，例如渦輪機的盤。
背景技術：
渦輪機性能的提高需要高溫表現(xiàn)越來越好的合金。特別是，它們應能夠耐700°C左右的操作溫度。為此目的，開發(fā)了超耐熱合金以確保在上述應用的那些溫度下的高機械性能(抗拉強度、抗螺變性和抗氧化性、裂紋擴展強度(crack propagation strength)),同時保持良好的顯微結構穩(wěn)定性，從而為由此制得的部件提供長的壽命?？梢詽M足這些要求的已知合金通常具有高含量的促進Y ’相Ni3(Al，Ti)存在的元素，其比例通常大于結構的45%。這使得這些合金不可能經由常規(guī)途徑(鋼錠途徑)以滿意的結果實施，在常規(guī)途徑中，由液體金屬鑄錠后進行一系列成形處理和熱處理。這些合金只能通過粉末冶金術得到，其主要缺點是其制造成本非常高。為了降低其制造成本，開發(fā)了允許經由常規(guī)途徑實施的合金。尤其是稱為UDMET720的鎳基超耐熱合金，如特別記載在文獻US-A-3，667，938和US-A-4，083，734中的。這種超耐熱合金通常具有以重量百分比描述的以下組成-痕量≤Fes≤0.5%,-12%≤Cr ≤20%,-13%≤Co ≤19%,-2%≤Mo ≤3. 5%,-OK W d，-I. 3%≤Al ≤3%,-4. 75%≤Ti ≤7%,對于低碳種類，-0. 005%≤0. 045% ;對于高碳種類，碳含量可提高到最多
0.15%。-0. 005%≤B ≤0. 03%,-痕量≤Mn ≤0. 75%,-0. 01%≤Zr ≤0. 08%,余量是鎳及制造過程產生的雜質。也開發(fā)了稱為TMW 4的合金，其以重量百分比表示的可能組成通常是-Cr = 15%,-Co = 26. 2%,-Mo = 2. 75%,-W = I. 25%,-Al = I. 9%,
-Ti = 6%,-C = 0. 015%,-B = 0. 015%,余量是鎳及制造過程產生的雜質。利用UDMET 720或TMW 4型的超耐熱合金，有可能部分實現(xiàn)預期目標。由于其高的Co含量，這些合金在高溫下確實保持良好的機械性能，且這些合金可通過常規(guī)途徑由鋼錠獲得，因此比通過粉末冶金術更經濟的方式獲得。然而，正是由于其大的Co含量(通常占12到27% )，它們的成本仍然很高。此夕卜，由于尤其歸因于仍然很大(大約45%)的Y ’相的體積分數(shù)導致低可鍛性，它們仍然難以經由常規(guī)鋼錠途徑實施。事實上，由于Y ’相的大體積分數(shù)，可能進行鍛造而沒有裂紋形成風險的溫度區(qū)間是窄的，因而使得其需要頻繁回爐以在鍛造過程中持久地保持合適的溫度。而且，對于這些合金而言，Y ’超固溶線(supersolvus)(即，Y ’固溶線(solvus)溫度以上，并因此是使Y ’相處于溶液狀態(tài)的溫度)鍛造是不可能的，因為具有產生裂紋的風險。這些合金只能進行亞固溶線鍛造(因此處于低于Y ’固溶線的溫度)，這導致包含相軸，并在用超聲波進行的非破壞性試驗期間引起滲透性缺陷的異質結構。因此對于這些合金，鍛造工藝需要高度技巧、難以控制且是昂貴的。為了降低獲得這些合金的成本，開發(fā)了允許在接近700°C的使用溫度下進行上述應用的新的鎳超耐熱合金。一種已知的名為“718PLUS”的記載在文獻W0-A-03/097888中的這種類型的合金，通常具有以重量百分比表示的以下組成-痕量彡Fe 彡 14%，-12%^ Cr ^ 20%,-5%^ Co ^ 12%,-痕量彡Mo ^ 4%,-痕量彡WS 6%，-0. 6%^ Al ^ 2. 6%,-0. 4%^ Ti ^ I. 4%,-4%^ Nb ^ 8%,-痕量彡CS 0.1%,-0. 003%^ P ^ 0. 03%,-0. 003%^ B ^ 0. 015%,余量是鎳及由制備過程產生的雜質。為了降低因所用原料(合金元素)導致的用于獲得這些合金的成本，相對于上述合金，718PLUS具有顯著更少的Co含量。而且，為了降低這些合金的因熱機械處理引起的制造成本，這種合金的可鍛性通過顯著降低Y ’相的體積分數(shù)來改進。然而，Y ’相體積分數(shù)的降低通常以損害熱力學性能和通常損害部件性能來實現(xiàn)，事實上，其性能明顯低于之前提到的那些合金。因此，在陸上或航空渦輪機領域中，718PLUS的使用局限于在熱機械應力方面的要求不那么嚴格的某些應用。此外，718PLUS合金具有高的Nb含量(占4到8% )，這在生產過程中對其化學均勻性不利。事實上，Nb是在固化結束時導致顯著偏析的元素。這些偏析可導致生產缺陷(白斑)的形成。僅鋼錠生產期間窄的和特定的再熔率窗口可用于減少這些缺陷。因此，718PLUS的生產包括復雜且難以控制的方法。還已知超耐熱合金中的高Nb含量對高溫下裂紋的擴展相當不利。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種合金，其具有低的制造成本，即，合金元素的成本明顯低于UDMET 720型合金，且其可鍛性相對高于UDMET 720型合金，且同時所述合金在高溫下(700°C)具有高的機械性能，即高于718PLUS的機械機能。換句話說，目的在于提供一種合金，其組成對于上述應用可在高的熱機械性能 和可接受的制造成本之間達到平衡。這一合金也應該能夠在不太受限的生產和鍛造條件下獲得，以使其供應更可靠。為此，本發(fā)明的目的是具有以下組成的鎳基超耐熱合金，各種元素的含量以重量百分比表示-I. 3%^ Al ^ 2. 8%,-痕量彡CoS 11%，-14%^ Cr ^ 17%,-痕量彡Fe 彡 12%，-2%^ Mo ^ 5%,-0. 5%^ Nb+Ta ^ 2. 5%,-2. 5%^ Ti ^ 4. 5%,-1%^ W ^ 4%,-0. 0030B ^ 0. 030%,-痕量彡C 彡 0.1%，-0. 01%^ Zr ^ 0. 06%,余量由鎳及生產過程產生的雜質組成，所述組成滿足其中含量以原子百分比表示的以下關系式8 ^ Al at% +Ti at% +Nb at% +Ta at%^ 110. 7 ^ (Ti at% +Nb at% +Ta at% ) /Al at%^ I. 3優(yōu)選其組成滿足其中含量以原子百分比表示以下關系式I ^ (Ti at% +Nb at% +Ta at% ) /Al at%^ 1.3優(yōu)選地,所述合金包含重量百分比為3到12%的Fe。優(yōu)選地，所述合金的組成以重量百分比表示為-I. 3%^ Al ^ 2. 8%,-7 % ^ Co ^ 11%,-14%^ Cr ^ 17%,-3%^ Fe ^ 9%,-2%^ Mo ^ 5%, -0. 5%^ Nb+Ta ^ 2. 5%,-2. 5%^ Ti ^ 4. 5%,
-1%≤ W ≤ 4%,-0. 0030B ≤ 0. 030%,-痕量≤C ≤ 0.1%，-0. 01%≤ Zr ≤ 0. 06%,且其組成滿足其中含量以原子百分比表示的以下關系式8 ≤Al at% +Ti at% +Nb at% +Ta at%≤ 110. 7 ≤ (Ti at% +Nb at% +Ta at% ) /Al at%≤ I. 3余量由鎳及生產過程產生的雜質組成。優(yōu)選地，對于這一合金，I≤ (Ti at% +Nb at% +Ta at% ) /Al at%≤ 1.3。優(yōu)選地，所述合金的組成以重量百分比表示為-I. 8%≤ Al≤ 2. 8%,-7%≤Co ≤ 10%,-14%≤ Cr≤ 17%,-3. 6%≤Fe≤7%,-2%≤ Mo ≤ 4%,-0. 5%≤ Nb+Ta ≤ 2%,-2. 8%≤ Ti ≤ 4. 2%,-I. 5%≤ W≤ 3. 5%,-0. 0030B ≤ 0. 030%,-痕量≤CS 0.07%,-0. 01%≤ Zr ≤ 0. 06%,且其組成滿足其中含量以原子百分比表示的以下關系式8 ≤ Al at% +Ti at% +Nb at% +Ta at%≤ 110. 7 ≤(Ti at% +Nb at% +Ta at% ) /Al at%≤ I. 3余量由鎳及生產過程產生的雜質組成。在所述合金的某些情況下，0.7 < (Ti at % +Nb at% +Ta at% ) /Al at*%<1.15。在所述合金的某些情況下，I≤ (Ti at% +Nb at% +Ta at% ) /Al at%≤ 1.3。優(yōu)選地，這些超耐熱合金的Y ’相分數(shù)為30到44%，優(yōu)選為32到42%，且所述超耐熱合金的Y ’相的固溶線低于1145°C。優(yōu)選地，所述合金的組成滿足以下關系式，其中元素含量以700°C下的Y基質計算并以原子百分比表示0. 717Ni at%+0. 858Fe at%+l. 142Cr at% +0. 777Co at%+l. 55Moat% +1. 655Wat% +1.9A1 at% +2. 271Ti at% +2. 117Nb at% +2. 224Taat%≤ 0. 901。優(yōu)選地，700°C下的Y基質中Cr含量(以原子百分比表不)大于24at*%。優(yōu)選地，Y基質中Mo+W含量(以原子百分比表示)為≥2.8at%。本發(fā)明的目的也涉及鎳超耐熱合金的部件，其特征在于其組成分為之前的類型。所述部件可以是航空或陸上渦輪機的組件。應理解，本發(fā)明是基于合金組成的精確平衡，從而獲得機械性能、易鍛造性和優(yōu)選地盡可能適度的合金材料成本，使得所述合金適于經由標準鋼錠途徑經濟地生產可以在高的機械和熱應力下操作的部件，尤其是在陸上和航空渦輪機中的部件。以下將參考附圖
I描述本發(fā)明，圖I顯示了對本發(fā)明合金和UDMEI720型對照合金的重熔和均質化鋼錠在1000-1180°C溫度下測定的相應可鍛性(由收縮表示)，替代UDIMET 720型合金是本發(fā)明的目的。本發(fā)明的合金提供良好的機械性能的同時，通過限制生成Y ’相的元素含量(特別是Nb)避免生產期間的偏析問題而具有良好的可鍛性。例如，本發(fā)明合金在合金的超固溶線范圍內是可鍛的，由此可以確保金屬的較好均質性且可以明顯降低與鍛造工藝有關的成本。如可觀察到的，除降低與原料相關的成本之外，本發(fā)明的超耐熱合金還可以降低與由該超耐熱合金制造部件的生產工藝以及熱機械處理工藝(鍛造和閉模鍛造)有關的成本。根據(jù)本發(fā)明獲得的合金是以整體上相對低的成本獲得的，在任何情況下以低于 UDIMET 720型合金的成本獲得，且同時所述合金具有高的高溫機械性能，即，高于718PLUS型合金的機械性能。通過使Co含量降至低于11 %，可以相當大地降低合金的成本，Co是大量地存在于本發(fā)明中的合金元素中最昂貴的。為了在蠕變和牽引期間保持良好的機械性能，Co含量的降低一方面通過調節(jié)形成Y ’硬化相的Ti、Nb和Al含量來補償，另一方面通過調節(jié)使合金的Y基質硬化的W和Mo含量來補償。本發(fā)明人能夠注意到，通過添加Fe作為Co含量的部分替代(相對于UDMET 720或TMW-4型合金)，也可以明顯降低合金的成本。本發(fā)明人能夠注意到，優(yōu)選通過將3到9%的Fe，更優(yōu)選為3. 6到7%的Fe加入組成中以實現(xiàn)機械性能例如抗蠕變性的明顯提高而同時保持原料的低成本，最佳Co含量占7到11%，優(yōu)選為7到10%。本發(fā)明人能夠注意到，Co超過11%，合金的性能沒有顯著改善。按照該組成的合金提供了達到接近于性能最好的合金例如上述合金(UDMET 720和TMW-4)的機能性能而同時保持獲得它們的低成本的可能性，這是因為，例如，可以容易地獲得低于24 €/kg的原料成本(接近718PLUS原料的成本，參見以下實施例)。為了確定構成液體金屬(由其鑄造和鍛造鋼錠)的原料的成本，考慮了各元素的以下每千克成本-Ni 20€/kg,-Fe 1 €/kg,-Cr 14 € /kg,-Co 70€/kg,-Mo 55 S /kg,-W 30€/kg,-Al 4€/kg,-Ti 11 €/kg,-Nb 50 € /kg,-Ta 130€/kg,當然，這些數(shù)字可能隨著時間改變很大，將會顯示的關系式(I)(通過該關系式來確定在原料成本方面什么代表合金組成的優(yōu)化)僅具有指示價值，并不構成應該嚴格遵守以使合金符合本發(fā)明的參數(shù)。Ti,Nb和Ta的總含量與Al含量的目標比例提供了確保經由Y ’相的固溶體硬化而同時避免合金中出現(xiàn)可以改變其延展性的針狀相的風險的可能性。理想的是達到最低相分數(shù)(優(yōu)選30%，更優(yōu)選32%)來獲得700°C蠕變和牽引過程中非常好的強度。然而，優(yōu)選地，該分數(shù)和Y ’相的固溶線應該分別小于44% (優(yōu)選為42% )和1145°C，使得合金能保持優(yōu)良的可鍛性，以及合金也可以在超固溶線范圍內(即處于固溶線與熔融開始溫度之間的溫度)部分地鍛造。
存在于合金中的相的比例，例如Y ’相的體積分數(shù)以及TCP相(其定義稍后給出)的摩爾濃度，由發(fā)明人根據(jù)所述組成采用由熱力學計算得到的相圖(借助于目前冶金學者使用的THERM0CALC軟件包)來確定。通常用作超耐熱合金穩(wěn)定性的指示物的參數(shù)Md應小于0. 901，以賦予本發(fā)明合金最佳的穩(wěn)定性。因此，在本發(fā)明范圍內，可以調節(jié)所述組成以使Md彡0.901而不損害合金的其他機械性能。超過0. 901，則合金具有不穩(wěn)定的風險，即，在延長使用期間導致不利相的析出，例如使合金脆化的O和y相。y基質中Mo+W含量的上述條件經驗證以避免O或ii型脆性金屬間化合物的析出。當。和U相過量產生時，引起合金的延展性和機械強度的明顯降低。也觀察到過量Mo和W含量極大地改變合金的可鍛性且相當大地減小可鍛性范圍，即合金耐受大的變形的用于熱成型的溫度范圍。這些元素還具有高的原子質量，且其存在由對于航空應用的主要標準的合金比重的顯著增加來表示。本發(fā)明的組成提供在700°C下保持合金中的TCP(拓撲密排相=拓撲學上的緊密相，例如y + o相，其含量以相摩爾百分比表示)含量小于6%的可能性。該值可以證實本發(fā)明的超耐熱合金具有很好的高溫微結構穩(wěn)定性。本發(fā)明合金組成的強制或最佳經驗方程是(I)(最佳)成本(€/kg) < 25，其中成本=20Ni % +Fe % +14Cr % +70Co %+55Mo% +30ff% +4A1% +IlTi% +50Nb% +130Ta% (重量百分比)，其中由于合金元素的價格的不可避免的變化，在該標準的嚴格有效性上有上述表示的保留。(2)(最佳)Md = 0. 717Ni at % +0. 858Fe at% +1. 142Cr at% +0. 777Co at%+1. 55Mo at% +1. 655W at% +1. 9A1 at% +2. 271Ti at% +2. 117Nb at% +2. 224Ta at%<0.901，各種元素的含量(at%)以700°C時的、基質計算得到(通常由在鎳基超耐熱合金領域中工作的冶金學者通常所知的模型進行的熱力學計算得到的關系式)。(3)(最佳)700°C時的Y基質中Cr ^ 24at%，從而優(yōu)化抗氧化性(由熱力學計算得到的優(yōu)化)。(4)(強制)0. 7 ( (Ti at% +Nb at% +Ta at% )/Al at%^ I. 3 以確保 Y ’ 的硬化并限制出現(xiàn)針狀相的風險，和最佳地I ( (% Ti+% Nb+% Ta)/% Al彡I. 3以較好地硬化，和最佳地0. 7 ( (Ti at% +Nb at% +Ta at% )/Al at%^ I. 15以避免出現(xiàn)針狀相的風險。(5)(強制)8<六1 at% +Ti at% +Nb at% +Ta at*%<ll,從而確保 Y ’相的足夠分數(shù)。(6)(最佳)30%< Y ’分數(shù)<45%和固溶線<1145°C (由熱力學計算得到的優(yōu)化)較佳32%< Y ’分數(shù)<42% ;其處于一方面獲得蠕變強度和抗拉強度之間的最佳平衡，另一方面獲得蠕變強度和可鍛性之間的最佳平衡的這一區(qū)間中；最佳值為約37%。(7)(最佳)700°C時TCP相的摩爾百分比彡6%，以確保良好的高溫微結構穩(wěn)定性(由熱力學計算得到的優(yōu)化)。(8)(最佳)700°C時Y相中的Mo at% +W at 2. 8，從而確保Y基質的適當硬化(由熱力學計算得到的優(yōu)化)，但Mo重量含量不超過5%以及W重量含量不超過4%，以避免O或ii型脆性金屬間化合物的析出?，F(xiàn)在將逐個元素詳細描述本發(fā)明含量的選擇。鏈出于經濟理由考慮，鈷含量限于小于11%的含量，優(yōu)選小于10%，因為該元素是進入合金組成的最昂貴的元素之一(參見關系式(I)，其中該元素具有僅次于Ta的第二大權重)。有利地，理想的是最低含量為7%，以保持非常好的蠕變強度。迭用鐵代替鎳或鈷具有明顯降低合金成本的優(yōu)點。然而，加入鐵促使O相的析出，這不利于延展性和缺口敏感性。因此，應該調節(jié)合金的鐵含量以獲得成本的明顯降低而同時確保高溫下高度穩(wěn)定的合金(關系式(2)、(7))。一般情況下鐵含量為痕量至12%，但優(yōu)選為3到12 %，更優(yōu)選為3到9 %，和更優(yōu)選為3. 6到7 %。鋁、鈦、鈮、鉬這些元素的重量含量為I. 3到2. 8%，優(yōu)選鋁為I. 8到2. 8%,Ti為2. 5到4. 5%,優(yōu)選2. 8到4. 2 %，Ta+Nb總含量為0. 5到2. 5 %，優(yōu)選0. 5到2 %。盡管鎳基合金中Y ’相的析出基本上是由于足夠濃度鋁的存在，如果合金中存在足夠濃度的元素Ti、Nb和Ta，則可以促進該相的出現(xiàn)元素鋁、鈦、鈮和鉭據(jù)稱是“ Y ’ -生成”元素。因此，Y ’相的穩(wěn)定域(該合金典型的Y ’固溶線)和Y ’相分數(shù)取決于鋁、鈦、鈮和鉭的原子濃度(at%)的總和。因此，調節(jié)這些元素以獲得最優(yōu)的相分數(shù)(30%到44%，優(yōu)選32%到42% )和Y ’相固溶線(低于1145°C )。本發(fā)明合金中足夠的Y ’相分數(shù)通過使Al、Ti、Nb和Ta含量的總和大于或等于8at%且小于或等于llat%得到。理想的是最低的Y ’相分數(shù)以在700°C下獲得非常好的蠕變和抗拉強度。然而，優(yōu)選地，相的分數(shù)和固溶線應分別小于40%和1145°C，以使得合金保持良好的可鍛性，且也可以在超固溶線范圍內(即Y ’固溶線與熔融開始溫度之間的溫度下)部分地鍛造。超過上述上限的Y ’相分數(shù)和固溶線溫度將使得經由常規(guī)鋼錠途徑的合金的應用更困難，這將具有減弱本發(fā)明優(yōu)點之一的風險。根據(jù)本發(fā)明的一個非常有利的方面，鋁、鈦、鈮和鉭含量使得鈦、鈮和鉭的總含量與鋁含量之間的比例大于或等于0. 7且小于或等于I. 3。事實上，由Ti、Nb和Ta提供的、’相的固溶體的硬化總是較高的，因為該比例(Ti at% +Nb at% +Ta at% )/Al at%較高。為確保較好的硬化，大于或等于I的比例將是優(yōu)選的。然而，對于相同的鋁含量，太高的Ti、 Nb或Ta含量促使n型(Ni3Ti)或5型(Ni3(Nb，Ta))針狀相的析出，但這不是本發(fā)明范圍所需要的如果這些相以太大量存在，它們可以通過在晶界處作為針析出而改變合金的熱延展性。因此，比例(Ti at% +Nb at% +Ta at% )/Al at*%應該不超過I. 3,優(yōu)選不超過I. 15，以防止這些不利相的析出。另一方面，Nb和Ta含量小于鈦含量，以使得合金的密度保持為可接受的(小于8. 35)，尤其用于航空應用。本領域技術人員也已知太高的鈮含量不利于抗熱裂紋擴展性￠50-7001:)。優(yōu)選鈮存在的比例大于鉭，因為鉭的成本和原子質量高于鈮。關系式(I)、⑷和(5)考慮了這些條件。
鉬和鎢Mo含量應為2到5%以及W含量應為I到4%。最佳地，Mo含量為2到4%以及W含量為I. 5到3. 5%。鑰和鎢通過固溶體效應提供Y基質的強硬化。應小心地調節(jié)Mo和W含量以獲得最佳硬化而不引起O或U型脆性金屬間化合物的析出。當這些相以過大的量發(fā)生時，它們引起合金的延展性和機械強度的明顯降低。也觀察到過大Mo和W含量強烈改變合金的可鍛性并相當大地降低可鍛性范圍，即用于熱成型的合金耐受明顯變形的溫度范圍。這些元素還具有高的原子質量，且其存在由合金比重的明顯增加來表現(xiàn)，而這尤其對于航空應用是不希望的。關系式(2)、(7)和(8)考慮了這些條件。鉻鉻對合金的抗氧化性和抗腐蝕性而言是不可缺少的，因此在合金在高溫下抗環(huán)境影響中起著重要作用?？紤]到太高的鉻含量促進不利相(例如O相)的析出并因此破壞熱穩(wěn)定性的事實，確定本發(fā)明合金的鉻含量(14到17重量％ )以在700°C下將最低濃度的24at%的Cr引入的、相。關系式(2)、(3)和(7)考慮了這些條件。硼、鋯、碳B含量為0. 0030到0. 030%。Zr含量為0. 01到0. 06%。C含量為痕量到0.1%，優(yōu)選痕量到0.07%。所謂的微量元素例如碳、硼和鋯在晶界形成偏析，例如作為硼化物或碳化物。它們通過捕獲不利元素(例如硫)以及通過改變晶界處的化學組成有助于提高合金的強度和延展性。缺少它們將是不利的。然而，過多的含量引起熔融溫度的降低并強烈改變可鍛性。因此，它們必須保持在所說明的范圍內。
具體實施例方式現(xiàn)在將描述用于實施本發(fā)明的在實驗室中測試的實施例，并與參照實施例比較。表I的含量以重量百分比表示。這些實施例都不含明顯比例的鉭，但如所述的該元素的性能與鈮的性能相當。
權利要求
1.鎳基超耐熱合金，具有各種元素的含量以重量百分比表示的以下組成-I. 3%≤ Al ( 2. 8%, -痕量≤ Co ≤ 11%， -14%≤ Cr ≤ 17%, -痕量≤Fe ( 12%, -2%≤ Mo ( 5%,-O. 5%≤ Nb+Ta ≤ 2. 5%,-2. 5%≤ Ti ( 4. 5%, -1%≤ W ≤ 4%,-O. 0030%≤ B ≤ O. 030%, -痕量≤C ≤ O. 1%,-O. 01%≤ Zr ≤ O. 06%, 余量由鎳和制造過程產生的雜質組成， 且所述組成滿足以下關系式，其中含量以原子百分比表示 8 ≤Al at% +Ti at% +Nb at% +Ta at%≤ 11,0. 7 ≤ (Ti at% +Nb at% +Ta at% ) /Al at%≤I. 3。
2.如權利要求I所述的超耐熱合金，其特征在于其組成滿足以下關系式，其中含量以原子百分比表示 I ≤ (Ti at% +Nb at% +Ta at% ) /Al at%≤ I. 3。
3.如權利要求I或2所述的超耐熱合金，其特征在于所述合金包含重量百分比為3到12%的 Fe。
4.如權利要求I至3任一項所述的超耐熱合金，其特征在于所述合金的組成以重量百分比表示為-I. 3%≤ Al ≤ 2. 8% ； -7%≤ Co ( 11% ； -14%≤ Cr ( 17% ； -3%≤Fe ≤ 9% ； -2%≤ Mo ( 5% ；-O. 5%≤Nb+Ta ≤ 2. 5% ；-2. 5%≤ Ti ≤ 4. 5% ； -1%≤ W ≤ 4% ；-O. 0030%≤ B ≤ O. 030% ； -痕量≤C ≤ O. 1% ；-O. 01%≤Zr ≤ O. 06% ； 且其組成滿足以下關系式，其中含量以原子百分比表示 8 ≤ Al at% +Ti at % +Nb at % +Ta at%≤ 11 0. 7 ≤ (Ti at % +Nb at % +Ta at % ) /Al at%≤ I. 3 余量由鎳和制造過程產生的雜質組成。
5.如權利要求4所述的超耐熱合金，其特征在于I≤ (Ti at% +Nb at% +Ta at% )/Al at%≤ I. 3。
6.如權利要求4所述的超耐熱合金，其特征在于所述合金的組成以重量百分比表示為-I. 8%≤Al ≤ 2. 8% ； -7%≤Co ≤ 10% ； -14%≤ Cr ≤ 17% ；-3. 6%≤Fe ≤7% ； -2%≤ Mo ≤ 4% ；-O. 5%≤ Nb+Ta ≤ 2% ；-2. 8%≤Ti≤4. 2% ；-I. 5%≤ W ≤ 3. 5% ；-O. 0030%≤ B ≤ O. 030% ； -痕量≤C≤O. 07% ；-O. 01%≤ Zr ≤O. 06% ； 且其組成滿足以下關系式，其中含量以原子百分比表示 8 ≤ Al at% +Ti at% +Nb at% +Ta at%≤ 11 0. 7 ≤ (Ti at% +Nb at% +Ta at % ) /Al at%≤I. 3 余量由鎳和制造過程產生的雜質組成。
7.如權利要求6所述的超耐熱合金,其特征在于O. 7 ≤ (Ti at% +Nbat% +Ta at% )/Al at%≤ I. 15。
8.如權利要求6所述的超耐熱合金,其特征在于I≤ (Ti at% +Nb at% +Ta at% )/Al at%≤ I. 3。
9.如權利要求I至8任一項所述的超耐熱合金，其特征在于所述超耐熱合金的Y’相分數(shù)占30到44%，優(yōu)選32到42%，且所述超耐熱合金的、’相的固溶線低于1145°C。
10.如權利要求I至9任一項所述的超耐熱合金，其特征在于所述合金的組成滿足以下關系式，其中元素含量以700°C的Y基質計算并以原子百分比表示O. 717Ν at % +0. 858Fe at % +1. 142Cr at% +0. 777Co at% +1. 55Moat % +1. 655Wat% +1. 9A1 at% +2. 271Τ at% +2. 117Nb at% +2. 224Taat%≤ 0. 901。
11.如權利要求I至10任一項所述的超耐熱合金，其特征在于700°C的Y基質中Cr含量(以原子百分比表不)大于24at%。
12.如權利要求I至11任一項所述的超耐熱合金，其特征在于Y基質中Mo+W含量(以原子百分比表不)為≥ 2. 8at %。
13.鎳超耐熱合金部件，其特征在于其組成為權利要求I至12任一項所述。
14.如權利要求12所述的鎳超耐熱合金部件，其特征在于其是航空或陸上氣輪機的組件。
全文摘要
鎳基超耐熱合金，具有各種元素的含量以重量百分比表示的以下組成-1.3％≤Al≤2.8％，-痕量≤Co≤11％，-14％≤Cr≤17％，-痕量≤Fe≤12％，-2％≤Mo≤5％，-0.5％≤Nb+Ta≤2.5％，-2.5％≤Ti≤4.5％，-1％≤W≤4％，-0.0030％≤B≤0.030％，-痕量≤C≤0.1％，-0.01％≤Zr≤0.06％，余量由鎳和制造過程產生的雜質組成，且所述組成滿足以下關系式，其中含量以原子百分比表示8≤Al at％+Ti at％+Nb at％+Ta at％≤11，0.7≤(Ti at％+Nb at％+Ta at％)/Al at％≤1.3。
文檔編號C22C1/02GK102625856SQ201080048118
公開日2012年8月1日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權日2009年8月20日
發(fā)明者亞歷山大·德沃, 菲利普·埃里捷 申請人:奧貝爾&杜瓦爾公司