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一種稀土改性的高M(jìn)o的Ni3Al基單晶高溫合金及其制備方法與流程

文檔序號:12098745閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種稀土改性的高M(jìn)o的Ni3Al基單晶高溫合金,其特征在于:所述合金的成分包括Ni、Al、Mo、Re、Ta、Cr、C、Y和Dy,各成分按重量百分比為:7.0~8.0wt%的Al,8.0~9.5wt%的Mo,1.5~3wt%的Re,3~5wt%的Ta,1.5~3wt%的Cr,0.001~0.005wt%的C,0.01~0.05wt%的Y,0.01~0.1wt%的Dy,其余為Ni;

或者,

所述的合金的成分包括Ni、Al、Mo、Re、Ta、Cr、C、Y和Ce,各成分按重量百分比為:7.0~8.0wt%的Al,8.0~9.5wt%的Mo,1.5~3wt%的Re,3~5wt%的Ta,1.5~3wt%的Cr,0.001~0.005wt%的C,0.01~0.05wt%的Y,0.01~0.1wt%的Ce,其余為Ni。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土改性的高M(jìn)o的Ni3Al基單晶高溫合金,其特征在于:所述合金鑄態(tài)組織包括γ′相、γ相和富Mo、Re的白色析出相三種相結(jié)構(gòu),密度為7.9~8.1g/cm3,該合金在1100℃下達(dá)到完全抗氧化級別或抗氧化級別或次抗氧化級別。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土改性的高M(jìn)o的Ni3Al基單晶高溫合金,其特征在于:所述合金的成分按重量百分比為:7.6wt%的Al,9.5wt%的Mo,1.5wt%的Re,3wt%的Ta,1.5wt%的Cr,0.005wt%的C,0.05wt%的Y,0.042wt%Dy或的0.022wt%Ce,其余為Ni。

4.一種稀土改性的高M(jìn)o的Ni3Al基單晶高溫合金的制備方法,其特征在于:具體包括以下幾個步驟:

第一步:制備液態(tài)金屬冷卻介質(zhì);

所述的液態(tài)金屬冷卻介質(zhì)為鎵銦合金或者金屬錫;

第二步:制備母合金棒材;

(1)按重量分?jǐn)?shù)稱取高純Ni、高純Al、高純Mo、高純Re、高純Ta、高純Cr、高純C、高純Y,稱取NiCe合金或NiDy合金,將稱取后的原料用丙酮清洗及烘干后,將Ni、Mo、Re、Ta、Cr、C、Y,以及NiCe或NiDy合金,放入ZGJL-0.025型真空感應(yīng)爐中,Al在合金化期間加入;

(2)將真空感應(yīng)爐抽真空至1Pa以下,送電升溫至合金化熔煉溫度1460~1540℃,合金化熔煉10~30分鐘后,升溫至1510~1590℃后,保溫5~10分鐘,斷電降溫至1480~1540℃,加入高純Al,重新給電繼續(xù)進(jìn)行合金化熔煉5~10分鐘,帶電澆鑄制成母合金棒材;

(3)用線切割方法在母合金上切出直徑為10~15mm,長度小于等于200mm的圓柱試棒A,將該圓柱試棒A表面打磨拋光處理后清洗烘干,得到稀土改性的高M(jìn)o的Ni3Al基合金試棒;

第三步:制備不含稀土元素的Ni3Al基單晶合金籽晶;

在普通不含稀土元素的Ni3Al基單晶合金原料上線切割出直徑為6~15mm,長度為30~60mm的圓柱試棒B,將該圓柱試棒B表面經(jīng)打磨拋光處理和腐蝕處理后,得到不含稀土元素的Ni3Al基單晶合金籽晶,將該不含稀土元素的Ni3Al基單晶合金籽晶用氧化鋁料漿封入陶瓷模殼中,保持不含稀土元素的Ni3Al基單晶合金籽晶與陶瓷模殼同軸,并處于陶瓷模殼的中心位置,放入烘干箱內(nèi),于130~150℃,保溫2~4小時;

第四步:定向單晶爐制備含稀土元素的高M(jìn)o的Ni3Al基單晶高溫合金;

將含稀土元素的Ni3Al基合金試棒垂直放入帶有不含稀土元素的Ni3Al基合金籽晶的陶瓷模殼中,兩者接觸,再將具有含稀土元素的Ni3Al基合金試棒和不含稀土元素的Ni3Al基單晶合金籽晶的陶瓷模殼一起放入定向單晶爐中;將定向單晶爐的真空抽至5×10-3~7×10-3Pa,調(diào)節(jié)定向單晶爐內(nèi)溫度至1600℃~1660℃,保溫10~25分鐘,待稀土元素改性的Ni3Al基合金試棒和不含稀土元素的Ni3Al基單晶合金籽晶完全熔化,使陶瓷模殼、融化的稀土元素改性的Ni3Al基合金試棒和不含稀土元素的Ni3Al基單晶合金籽晶以2~10mm/min的拉晶速率向下移動進(jìn)入液態(tài)金屬冷卻罐中;根據(jù)稀土元素改性的Ni3Al基合金試棒的長度及拉晶速率計算拉晶時間,當(dāng)達(dá)到拉晶時間后,拉晶結(jié)束,隨爐冷卻至室溫后取出,得到稀土元素改性的高M(jìn)o的Ni3Al基單晶高溫合金;

第五步:后期熱處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種稀土改性的高M(jìn)o的Ni3Al基單晶高溫合金的制備方法,其特征在于:第一步中所述鎵銦合金的制備:將原料高純鎵和高純銦,按重量百分比:鎵10~30wt%,其余為銦,進(jìn)行稱取,放入燒杯中加熱至80℃~200℃使其反應(yīng)呈液態(tài)后,倒入液態(tài)金屬冷卻罐中作為冷卻介質(zhì),液態(tài)金屬冷卻罐周圍采用真空泵油加熱使冷卻罐溫度維持在15℃以上,使鎵銦合金保持液態(tài);

所述金屬錫的制備:將原料高純錫加熱至熔點(diǎn)溫度使其呈液態(tài),然后倒入液態(tài)金屬冷卻罐中,液態(tài)金屬冷卻罐周圍采用真空泵油加熱使冷卻罐溫度為250~300℃,使金屬錫保持液態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種稀土改性的高M(jìn)o的Ni3Al基單晶高溫合金的制備方法,其特征在于:所述的普通不含稀土元素的Ni3Al基單晶合金的原料成分各自的重量百分比為:7~8wt%的Al,8~9.5wt%的Mo,1.5~3wt%Re,3~5wt%的Ta,1.5~3wt%的Cr,其余為Ni。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種稀土改性的高M(jìn)o的Ni3Al基單晶高溫合金的制備方法,其特征在于:合金熱處理制度為:

(1)1305℃/2h+1310℃/2h+1315℃/2h+1320℃/2h+1325℃/4~6h+1330℃/4~6h,風(fēng)冷至室溫;

(2)1080~1100℃/1~4h,風(fēng)冷至室溫;

(3)870℃/16~32h,風(fēng)冷至室溫。

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