本發(fā)明涉及高溫合金
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種鎳基高溫合金和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件。
背景技術(shù)：
：一般來說，高溫合金是指在600℃以上及一定應(yīng)力條件下能夠長(zhǎng)期工作的高溫金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。隨著工業(yè)的高速發(fā)展，高溫合金在各個(gè)領(lǐng)域中展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景，主要用于制造燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機(jī)盤和燃燒室等高溫部件。高溫合金材料按照制備工藝可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。高溫合金材料按基體元素主要可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。由于鐵基高溫合金組織不夠穩(wěn)定,抗氧化性較差，高溫強(qiáng)度較差，不適合在較高溫度條件下(>800℃)應(yīng)用，通常只能在650℃以下使用；而鈷是一種重要的戰(zhàn)略資源，世界上大多數(shù)國(guó)家缺鈷，使得鈷基合金的發(fā)展受到了限制。因而，以鎳為基體(含量一般大于50％)的鎳基高溫合金成為了目前高溫合金中應(yīng)用最廣、發(fā)展最快的一類合金.其在700-1100℃范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和良好的抗氧化性、抗燃?xì)飧g能力。鎳基高溫合金具有諸多優(yōu)點(diǎn)，一是可以溶解較多的合金元素，且能保持較好的穩(wěn)定性；二是可以形成有序的L12結(jié)構(gòu)金屬間化合物γ’-[Ni(Al,Ti,Ta)]相作為強(qiáng)化相，使合金的得到有效的強(qiáng)化，獲得比鐵基，鈷基高溫合金更高的高溫強(qiáng)度；三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃?xì)飧g能力，通常其可以含有十多種元素，而Cr主要起抗氧化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強(qiáng)化作用。盡管鎳基高溫合金具有優(yōu)異的高溫性能諸如：抗疲勞、耐腐蝕及抗氧化等性能，但是高溫長(zhǎng)期服役的鎳基合金在疲勞強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能方面均會(huì)出現(xiàn)明顯下降。因而，如何提高高溫長(zhǎng)期服役的鎳基合金的高溫力學(xué)性能，成了亟待解決的關(guān)鍵問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種鎳基高溫合金和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件，本發(fā)明提供的鎳基高溫合金在長(zhǎng)期高溫的條件下，具有較好的力學(xué)性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種鎳基高溫合金，按質(zhì)量百分比組成包括：Co：18-20％；Cr：13-15％；Al：2.9-3.5％；Ti：3.3-3.7％；Ta：0.9-1.1％；W：1.8-2.2％；Mo：2.5-3.5％；Nb：0.4-0.6％；Hf：0.1-0.3％；C：0.02-0.06％；B：0.003-0.012％；Zr：0.02-0.06％；余量為Ni和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選的，所述Co的質(zhì)量百分比具體為18.5-19.5％。優(yōu)選的，所述Cr的質(zhì)量百分比具體為13.5-14.5％。優(yōu)選的，所述Al的質(zhì)量百分比具體為3.0-3.4％。優(yōu)選的，所述Ti的質(zhì)量百分比具體為3.4-3.6％。優(yōu)選的，所述W的質(zhì)量百分比具體為1.9-2.1％。優(yōu)選的，所述Mo的質(zhì)量百分比具體為2.75-3.25％。優(yōu)選的，所述Nb的質(zhì)量百分比具體為0.45-0.55％。優(yōu)選的，其中的質(zhì)量百分比具體為：Co：19％；Cr：14％；Al：3.2％；Ti：3.5％；Ta：1.0％；W：2.0％；Mo：3.0％；Nb：0.5％；Hf：0.2％；C：0.03％；B：0.006％；Zr：0.04％。優(yōu)選的，其中的質(zhì)量百分比具體為：Co：19％；Cr：14％；Al：3.2％；Ti：3.5％；Ta：1.0％；W：2.0％；Mo：3.0％；Nb：0.5％；Hf：0.2％；C：0.05％；B：0.01％；Zr：0.04％。一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件，所述部件的材質(zhì)為如上述任一所述的一種鎳基高溫合金。本發(fā)明中的鎳基高溫合金由于按質(zhì)量百分比組成包括：Co：18-20％；Cr：13-15％；Al：2.9-3.5％；Ti：3.3-3.7％；Ta：0.9-1.1％；W：1.8-2.2％；Mo：2.5-3.5％；Nb：0.4-0.6％；Hf：0.1-0.3％；C：0.02-0.06％；B：0.003-0.012％；Zr：0.02-0.06％；余量為Ni和不可避免的雜質(zhì)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提高了材料的組織穩(wěn)定性，特別是提高了γ’相、MC相的穩(wěn)定性.并有效改善原始顆粒邊界(PPB)的析出；解決了高溫長(zhǎng)期服役的鎳基高溫合金產(chǎn)生有害相的問題，提升了合金材料的疲勞性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其各項(xiàng)指標(biāo)能夠優(yōu)于現(xiàn)有的高溫合金，尤其是現(xiàn)有的粉末冶金高溫合金。采用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的高溫合金，制備的物品，尤其制備燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是制備其關(guān)鍵熱端部件，均具有較好的力學(xué)性能和高溫長(zhǎng)期服役的組織穩(wěn)定性，以及較好的合金承溫能力。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的合金140與第二代典型的粉末冶金高溫合金在850℃下的γ’強(qiáng)化相含量對(duì)比圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的合金140與第二代典型的粉末冶金高溫合金的γ’相完全溶解溫度對(duì)比圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的合金140與第二代典型的粉末冶金高溫合金的有害相σ相的最大摩爾含量對(duì)比圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的合金140與第二代典型的粉末冶金高溫合金的固液相線的差值對(duì)比圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明所用原料，對(duì)其來源沒有特別限制，在市場(chǎng)上購(gòu)買的或是按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備方法制備得到即可。本發(fā)明所述高溫合金及其制備的物品，對(duì)其制備方法和其它原料的來源沒有特別限制，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備方法制備得到或是在市場(chǎng)上購(gòu)買的即可。下面結(jié)合附圖和較佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明實(shí)施例公開了一種高溫合金，按質(zhì)量百分比組成包括：Co：18～20％；Cr：13～15％；Al：2.9-3.5％；Ti：3.3～3.7％；Ta：0.9～1.1％；W：1.8～2.2％；Mo：2.5～3.5％；Nb：0.4～0.6％；Hf：0.1～0.3％；C：0.02～0.06％；B：0.003～0.012％；Zr：0.02～0.06％；余量為Ni和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明實(shí)施例通過采用優(yōu)化Al、Ti、Nb、Ta元素來增加γ’體積分?jǐn)?shù)，從而降低高溫合金材料在高溫長(zhǎng)時(shí)間服役過程中的有害相的析出能力，提高材料的組織穩(wěn)定性。通過調(diào)整W、Mo的含量來提高固溶強(qiáng)化效果并降低TCP(拓?fù)涿芏严?相含量。另外，該合金調(diào)整了元素Hf、B的含量，并增加了Ta含量，從而提高了γ’相、MC相的穩(wěn)定性，并有效改善原始顆粒邊界(PPB)的析出；因此降低了高溫長(zhǎng)期服役后鎳基高溫合金產(chǎn)生有害相的傾向，提升了合金材料的疲勞性能的問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其各項(xiàng)指標(biāo)能夠優(yōu)于現(xiàn)有的高溫合金，尤其是現(xiàn)有的粉末冶金高溫合金。采用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的高溫合金，制備的物品，尤其制備燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是制備其關(guān)鍵熱端部件，均具有較好的力學(xué)性能和高溫長(zhǎng)期服役的組織穩(wěn)定性，以及較好的合金承溫能力。本發(fā)明實(shí)施例提供的高溫合金，即一種粉末冶金鎳合金，按質(zhì)量百分比組成，所述元素Nb的質(zhì)量百分比含量?jī)?yōu)選為0.45～0.55％，本實(shí)施例優(yōu)選為0.5％,當(dāng)然也可以為0.4％，或0.6％；本發(fā)明對(duì)元素Nb的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素Nb的來源或市售的元素Nb即可；本發(fā)明對(duì)元素Nb的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的元素Nb的純度即可。本發(fā)明實(shí)施例通過采用0.4～0.5％的元素Nb來提高TCP相(拓?fù)涿芏严?形成的門檻值，從而降低TCP相在高溫長(zhǎng)時(shí)間服役過程中的析出，提高材料的組織穩(wěn)定性。按質(zhì)量百分比組成，所述元素Co的質(zhì)量百分比含量?jī)?yōu)選為18.5～19.5％，本實(shí)施例優(yōu)選為19％，當(dāng)然也可以為18％，或?yàn)?0％；本發(fā)明對(duì)元素Co的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素Co的來源或市售的元素Co即可；本發(fā)明對(duì)元素Co的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的元素Co的純度即可。本發(fā)明實(shí)施例通過優(yōu)化元素Co的含量來調(diào)整γ’的固溶溫度。按質(zhì)量百分比組成，所述元素Hf的質(zhì)量百分比含量?jī)?yōu)選為0.1～0.3％，本實(shí)施例優(yōu)選為0.20％，當(dāng)然也可以為0.1％，或?yàn)?.3％；本發(fā)明對(duì)元素Hf的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素Hf的來源或市售的元素Hf即可；本發(fā)明對(duì)元素Hf的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的元素Hf的純度即可。本發(fā)明實(shí)施例在所述高溫合金中，合金元素Hf提高γ’相的穩(wěn)定性，元素Hf不僅可進(jìn)入γ′、還能進(jìn)入MC，在粉末顆粒內(nèi)能形成更穩(wěn)定的碳化物，是改善原始顆粒邊界(PPB)析出的有效途徑。按質(zhì)量百分比組成，所述元素Al的質(zhì)量百分比含量?jī)?yōu)選為3.0～3.4％，更優(yōu)選為3.1～3.3％，本實(shí)施例優(yōu)選為3.2％，當(dāng)然也可以為2.9％，或?yàn)?.5％；本發(fā)明對(duì)元素Al的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素Al的來源或市售的元素Al即可；本發(fā)明對(duì)元素Al的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的元素Al的純度即可。按質(zhì)量百分比組成，所述元素Ti的質(zhì)量百分比含量?jī)?yōu)選為3.4～3.6％，本實(shí)施例優(yōu)選為3.5％，當(dāng)然也可以為3.3％，或?yàn)?.7％；本發(fā)明對(duì)元素Ti的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素Ti的來源或市售的元素Ti即可；本發(fā)明對(duì)元素Ti的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的元素Ti的純度即可。本發(fā)明實(shí)施例在所述高溫合金中，通過優(yōu)化Al、Ti、Nb來調(diào)整γ’相的形態(tài)和體積分?jǐn)?shù)，有效增加合金在高溫服役過程中的力學(xué)性能、增加合金的承溫能力。按質(zhì)量百分比組成，所述元素Ta的質(zhì)量百分比含量?jī)?yōu)選為0.9～1.1％，本實(shí)施例優(yōu)選為1.0％，當(dāng)然也可以為0.9％，或1.1％；本發(fā)明對(duì)元素Ta的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素Ta的來源或市售的元素Ta即可；本發(fā)明對(duì)元素Ta的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的Ta的純度即可。本發(fā)明實(shí)施例在所述高溫合金中，通過增加Ta來增加γ’體積分?jǐn)?shù)，并穩(wěn)定γ’相，從而提高合金元素高溫強(qiáng)度。按質(zhì)量百分比組成，所述元素W的質(zhì)量百分比含量?jī)?yōu)選為1.8～2.2％，更優(yōu)選為1.9～2.10％，本實(shí)施例優(yōu)選為2.0％，當(dāng)然也可以為1.8％，或2.2％；本發(fā)明對(duì)元素W的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素W的來源或市售的元素W即可；本發(fā)明對(duì)元素W的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的元素W的純度即可。按質(zhì)量百分比組成，所述元素Mo的質(zhì)量百分比含量?jī)?yōu)選為2.5～3.5％，更優(yōu)選為2.75～3.25％，本實(shí)施例優(yōu)選為3.0％，當(dāng)然也可以為2.5％?；?.5％；本發(fā)明對(duì)元素Mo的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素Mo的來源或市售的元素Mo即可；本發(fā)明對(duì)元素Mo的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的元素Mo的純度即可。按質(zhì)量百分比組成，所述元素Cr的質(zhì)量百分比含量?jī)?yōu)選為13～15％，更優(yōu)選為13.5～14.5％，本實(shí)施例優(yōu)選為14％，當(dāng)然也可以為13％，或15％；本發(fā)明對(duì)元素Cr的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素Cr的來源或市售的元素Cr即可；本發(fā)明對(duì)元素Cr的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的元素Cr的純度即可。按質(zhì)量百分比組成，所述元素C的質(zhì)量百分比含量?jī)?yōu)選為0.02～0.06％，更優(yōu)選為0.02～0.04％，本實(shí)施例優(yōu)選為0.03％，也可以為0.05％，當(dāng)然也可以為0.02％，或?yàn)?.06％；本發(fā)明對(duì)元素C的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素C的來源或市售的元素C即可；本發(fā)明對(duì)元素C的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的元素C的純度即可。按質(zhì)量百分比組成，所述元素B的質(zhì)量百分比含量?jī)?yōu)選為0.003～0.012％，更優(yōu)選為0.003～0.008％，本實(shí)施例優(yōu)選為0.006％，也可以為0.01％，當(dāng)然也可以為0.003％，或0.012％；本發(fā)明對(duì)元素B的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素B的來源或市售的元素B即可；本發(fā)明對(duì)元素B的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的元素B的純度即可。按質(zhì)量百分比組成，所述元素Zr的質(zhì)量百分比含量?jī)?yōu)選為0.02～0.06％，更優(yōu)選為0.02～0.04％，本實(shí)施例優(yōu)選為0.03％，當(dāng)然也可以為0.02％，或0.06％；本發(fā)明對(duì)元素Zr的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素Zr的來源或市售的元素Zr即可；本發(fā)明對(duì)元素Zr的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的元素Zr的純度即可。本發(fā)明實(shí)施例對(duì)元素Ni的來源沒有特別限定，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的元素Ni的來源或市售的元素Ni即可；本發(fā)明對(duì)元素Ni的純度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備高溫合金的元素Ni的純度即可。具體的，其中的質(zhì)量百分比具體為：Co：19％；Cr：14％；Al：3.2％；Ti：3.5％；Ta：1.0％；W：2.0％；Mo：3.0％；Nb：0.5％；Hf：0.2％；C：0.03％；B：0.006％；Zr：0.04％。按照這個(gè)配比的高溫合金，性能更加優(yōu)良。具體的，其中的質(zhì)量百分比具體為：Co：19％；Cr：14％；Al：3.2％；Ti：3.5％；Ta：1.0％；W：2.0％；Mo：3.0％；Nb：0.5％；Hf：0.2％；C：0.05％；B：0.01％；Zr：0.04％。按照這個(gè)配比的高溫合金，性能更加優(yōu)良。本發(fā)明實(shí)施例提供一種高溫合金，按質(zhì)量百分比組成包括：Co：19％；Cr：14％；Al：3.2％；Ti：3.5％；Ta：1.0％；W：2.0％；Mo：3.0％；Nb：0.5％；Hf：0.2％；C：0.03％；B：0.006％；Zr：0.03％；余量為Ni和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明實(shí)施例提供的上述粉末冶金高溫合金，優(yōu)化了Al、Ti、Nb含量，同時(shí)調(diào)整W、Mo、Co含量，并添加了Ta和Hf。經(jīng)檢測(cè)，相比第二代粉末冶金高溫合金Rene88、U720Li、FGH96，其主要強(qiáng)化相γ’相的完全溶解溫度和體積百分比高，由此增加了合金的高溫強(qiáng)度和承溫能力。本發(fā)明實(shí)施例還提供了另一種高溫合金，按質(zhì)量百分比組成包括：Co：19％；Cr：14％；Al：3.2％；Ti：3.5％；Ta：1.0％；W：2.0％；Mo：3.0％；Nb：0.5％；Hf：0.2％；C：0.05％；B：0.01％；Zr：0.03％；余量為Ni和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明實(shí)施例提供的所述粉末冶金高溫鎳合金，相對(duì)第二代粉末冶金高溫合金具有更好的高溫強(qiáng)度，合金承溫能力比第二代粉末冶金高溫合金進(jìn)一步提高。本發(fā)明實(shí)施例提供一種物品，所述物品用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且按質(zhì)量百分比組成，包含由以下元素形成的高溫合金：Co：18～20％；Cr：13～15％；Al：2.9-3.5％；Ti：3.3～3.7％；Ta：0.9～1.1％；W：1.8～2.2％；Mo：2.5～3.5％；Nb：0.4～0.6％；Hf：0.1～0.3％；C：0.02～0.06％；B：0.003～0.012％；Zr：0.02～0.06％；余量為Ni和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明實(shí)施例所述物品中，包含的高溫合金中的元素優(yōu)選方案與前述高溫合金中的元素優(yōu)選方案相同，在此不再一一贅述；本發(fā)明所述物品優(yōu)選用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，更優(yōu)選用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件。本發(fā)明對(duì)所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的采用高溫合金的型號(hào)即可；本發(fā)明對(duì)所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的其他條件沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的常規(guī)條件即可。本發(fā)明實(shí)施例所述粉末鎳基高溫合金，作為用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫材料，特別適用于關(guān)鍵熱端部件的鎳基粉末冶金高溫合金，以及由此制造的相關(guān)材料及其構(gòu)件，本發(fā)明所述高溫合金相對(duì)第二代粉末冶金高溫合金具有更好的高溫強(qiáng)度，合金承溫能力比第二代粉末冶金高溫合金進(jìn)一步提高。本發(fā)明實(shí)施例為進(jìn)一步提高高溫合金的高溫力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，還提供了另外用于制造燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是制造關(guān)鍵熱端部件的具體技術(shù)方案，包括，本發(fā)明實(shí)施例提供一種物品，所述物品用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且按質(zhì)量百分比組成，包含由以下元素形成的高溫合金：Co：19％；Cr：14％；Al：3.2％；Ti：3.5％；Ta：1.0％；W：2.0％；Mo：3.0％；Nb：0.5％；Hf：0.2％；C：0.03％；B：0.006％；Zr：0.03％，余量為Ni。以及本發(fā)明實(shí)施例還提供另一種物品，所述物品用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且按質(zhì)量百分比組成，包含由以下元素形成的高溫合金：Co：18.8％；Cr：13％；Al：3.25％；Ti：3.45％；Ta：1.0％；W：1.9％；Mo：3.1％；Nb：1.0％；Hf：0.2％；C：0.05％；B：0.010％；Zr：0.03％，余量為Ni。本發(fā)明實(shí)施例提供的鎳基高溫合金，尤其是一種粉末冶金鎳基高溫合金，以及由此制備的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵熱端部件，針對(duì)合金高溫承溫能力不足，抗高溫疲勞和蠕變能力較低、原始顆粒邊界、組織穩(wěn)定性等直接決定合金的高溫性能和構(gòu)件的壽命的問題，以及粉末冶金高溫合金在服役中出現(xiàn)的有害相是材料及構(gòu)件在長(zhǎng)期服役過程中易產(chǎn)生疲勞裂紋導(dǎo)致失效的主要因素之一。本發(fā)明實(shí)施例通過調(diào)整W、Mo的含量來提高固溶強(qiáng)化效果，并降低TCP相含量；調(diào)整Co的含量可提高γ’固溶溫度，有效增加合金可熱處理性、和通過熱處理優(yōu)化合金性能的可行性；增加Ta來提高γ’相穩(wěn)定性。另外，該合金調(diào)整了元素Hf、B的含量，從而提高了γ’相、MC相的穩(wěn)定性，并有效改善原始顆粒邊界(PPB)的析出；因此很好的解決了高溫長(zhǎng)期服役的鎳基高溫合金產(chǎn)生有害相的傾向，提升了合金材料的疲勞性能的問題。本發(fā)明應(yīng)用先進(jìn)的合金設(shè)計(jì)方法，充分發(fā)揮固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化的作用，提升合金的高溫力學(xué)性能、平衡了各強(qiáng)化元素W、Mo、Nb、Al、Ti、Ta在合金中的含量，經(jīng)過篩選，設(shè)計(jì)了含Ta、中等Co含量的粉末冶金高溫鎳合金，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于典型的第二代粉末冶金高溫合金。采用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的高溫合金，制備的物品，尤其制備燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是制備其關(guān)鍵熱端部件，均具有較好的力學(xué)性能和高溫長(zhǎng)期服役的穩(wěn)定性，以及較好的合金承溫能力。為了進(jìn)一步說明本發(fā)明實(shí)施例，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的鎳基粉末冶金高溫鎳合金進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例按照一定的合金成分配比制備得到兩種粉末冶金高溫鎳合金140，包括合金140A和合金140B，并與現(xiàn)有的典型的第二代粉末冶金高溫合金(Rene88(DT)，U720Li，F(xiàn)GH96)進(jìn)行成分對(duì)比，對(duì)比結(jié)果，參見表1，表1為本發(fā)明實(shí)施例得到的高溫合金(合金140A和合金140B)與第二代典型粉末冶金高溫合金(Rene88(DT)，U720Li，F(xiàn)GH96)的成分對(duì)比。表1本實(shí)施例得到的高溫合金(合金140A和合金140B)與第二代典型粉末冶金高溫合金(Rene88(DT)，U720Li，F(xiàn)GH96)的成分對(duì)比(表中數(shù)字均為質(zhì)量百分比)合金140A合金140BRene88(DT)U720LiFGH96Ni余量余量余量余量余量Co1919131513Cr1414161616Al3.23.22.12.52.2Ti3.53.53.75.03.7W2.02.04.01.254.0Mo3.03.04.03.04.0Ta1.01.0000.02Nb0.50.50.75(0.7)00.8Hf0.20.2000C0.030.050.04(0.03)0.0250.03B0.0060.010.02(0.015)0.0180.01Zr0.030.030.04(0.03)0.050.04從表1可以看出，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)的合金140A和140B與第二代粉末冶金高溫合金比較具有以下特征：與Rene88相比，Al/Ti比提高，并增加了元素Co,Hf、Ta；與U720Li相比，Al/Ti比提高，并增加了元素Co,Nb、Ta和元素Hf；與國(guó)內(nèi)FGH96相比，提高元素Co的質(zhì)量，并增加了元素Al,Hf、Ta。對(duì)本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)的合金140與第二代典型的粉末冶金高溫合金進(jìn)行性能檢測(cè)。參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的140A和140B與第二代典型的粉末冶金高溫合金在850℃下的γ’強(qiáng)化相含量對(duì)比圖。由圖1可知，在850℃的高溫條件下，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)的高溫合金140A和140B，其γ’強(qiáng)化相含量高于Rene88、FGH96，和U720Li相當(dāng)。參見圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的合金140A和140B與第二代典型的粉末冶金高溫合金的γ’相完全溶解溫度對(duì)比圖。由圖2可知，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)的高溫合金140A和140B，其γ’相固溶溫度與U720Li相當(dāng)，比Rene88提高約40℃，比FGH96提高約30℃。這表明本發(fā)明設(shè)計(jì)的高溫合金的高溫強(qiáng)化相--γ’相的穩(wěn)定性明顯優(yōu)于第二代粉末冶金高溫合金。參見圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的合金140A和140B與第二代典型的粉末冶金高溫合金的有害相σ相的最大摩爾含量對(duì)比圖。由圖3可知，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)的高溫合金140A和140B，其σ相可形成的總量較小，這表明，本發(fā)明設(shè)計(jì)的高溫合金對(duì)抑制和控制σ相的形成具有明一定的優(yōu)勢(shì)。參見圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的合金140A和140B的凝固區(qū)間大于第二代典型的粉末冶金高溫合金的固液相線的范圍。從上述檢測(cè)結(jié)果以及說明可以看出，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)的粉末冶金高溫鎳合金，相比原有的二代粉末冶金高溫合金。提高了高溫強(qiáng)度，提高了γ’相的穩(wěn)定性，從而提高了合金的高溫性能，并且降低了有害相的析出能力，材料的組織穩(wěn)定性也有所提高，其各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于典型的第二代粉末冶金高溫合金。本實(shí)施例中還公開一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件，所述部件的材質(zhì)為如上述任一一種鎳基高溫合金。以上對(duì)本發(fā)明提供的一種鎳基高溫合金進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員都能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，和實(shí)施任何結(jié)合的方法。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明專利保護(hù)的范圍通過權(quán)利要求來限定，并可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其他實(shí)施例。如果這些其他實(shí)施例具有不是不同于權(quán)利要求文字表述的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的文字表述無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，那么這些其他實(shí)施例也應(yīng)包含在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3