本發(fā)明屬于高溫合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎳基高溫合金。

背景技術(shù)：

鎳基高溫合金是以鎳為基體(含量一般大于50％)在650～1000℃范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和良好的抗氧化、抗燃?xì)飧g能力的高溫合金。鎳基合金在中、高溫度下具有優(yōu)異綜合性能，適合長時(shí)間在高溫下工作，主要用于航空航天領(lǐng)域950℃～1050℃下工作的結(jié)構(gòu)部件，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤和燃燒室等。

中國專利201210305881.9公開了一種鎳基高溫合金，所述高溫合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成：Cr 22.5-24.5％，Co 7.0-8.0％，W 6.5-7.5％，Mo 3.0-4.0％，Al 1.2-1.8％，Ti 1.5-2.5％，Nb 2.0-3.0％，Mn 1.0-2.0％，F(xiàn)e 2.0-4.0％，B 0.02-0.08％，Ce 0.5-1.5％，C≤0.1％，Si≤0.2％，P≤0.008％，S≤0.008％，Ni余量。

隨著技術(shù)的發(fā)展，對(duì)鎳基高溫合金提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)的合金及相應(yīng)的替代合金已不能滿足科技進(jìn)步的需求，因此，需要發(fā)展組織穩(wěn)定性高、能抗氧化、抗燃?xì)飧g且具有良好的高溫機(jī)械強(qiáng)度和保持表面性能不下降的能力的高溫合金材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的提供一種鎳基高溫合金及其制造方法，

為此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，一種鎳基高溫合金，其特征在于，包括如下重量百分比的組分：C 0.06～0.15％，Si 0.25～0.55％，Mn 0.40～0.95％，F(xiàn)e 0.05～3.00％，Co 1.0～5.0％，Al 0.05～0.50％，Ti 0.01～0.09％，Cr 20～24％，Nb 0.01～0.40％，Mo 0.90～3.0％，W 12.0～15.0％，Re 0.10～1.0％，B 0.001～0.009％，Ce 0.8～2.0％，Ru 0.8～1.8％，Hf 0.3～3.0％，Ta 2.0～5.0％，V 0.05～0.35％，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)。

進(jìn)一步地，其特征在于，包括如下重量百分比的組分：C 0.08～0.13％，Si 0.30～0.50％，Mn 0.45～0.80％，F(xiàn)e 0.10～2.80％，Co 1.5～4.5％，Al 0.10～0.45％，Ti 0.03～0.08％，Cr 20.5～23.5％，Nb 0.05～0.40％，Mo 1.0～3.0％，W 12.5～14.0％，Re 0.15～1.0％，B 0.003～0.008％，Ce 0.9～1.8％，Ru 0.9～1.6％，Hf 0.5～2.5％，Ta 2.2～4.5％，V 0.08～0.3％，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)。

進(jìn)一步地，以所述鎳基高溫合金的重量計(jì)，所述不可避免的雜質(zhì)為：S≤0.006％，P≤0.01％，[O]≤50ppm，[H]≤3ppm，N≤0.01％，As+Pb+Sn+Sb+Bi≤200ppm。

進(jìn)一步地，所述鎳基高溫合金包括以下步驟：

第一步，按一定的比例備料，原材料盡量選用S、P等雜質(zhì)元素較低的原料；

第二步，通過真空感應(yīng)熔煉并澆鑄成符合所述成分的合金塊。；

第三步，將合金進(jìn)行三次均勻化處理，其中第一次均勻化的溫度為1000℃，時(shí)間為20小時(shí)，300℃以上的加熱和冷卻速度均為200℃/h，第二次均勻化的溫度為1200℃，時(shí)間為36小時(shí)，300℃以上的加熱和冷卻速度均為200℃/h，第三次均勻化的溫度為1300℃，時(shí)間為50小時(shí)，300℃以上的加熱和冷卻速度均為200℃/h；

第四步，高溫鍛造所述合金，其中高溫鍛造的溫度為1120-1190℃；

第五步，對(duì)所述合金進(jìn)行固溶處理，其中固溶處理的溫度為1000℃，時(shí)間為1.5小時(shí)；

第六步，對(duì)所述合金進(jìn)行保溫、冷卻，保溫方法為：在750℃下保溫7小時(shí)，以45℃/小時(shí)爐冷至600℃，保溫9小時(shí)，空冷。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)優(yōu)化設(shè)計(jì)了Ni和W主要成分的加入量，使其含量達(dá)到相互協(xié)同，提高合金的高溫強(qiáng)度，促使固溶強(qiáng)化的效果達(dá)到協(xié)同，改善抗熱腐蝕性能。

2)添加了Ru，Re等元素，大幅度提高了合金的抗蠕變性能。

3)合金中加入Ti、B等細(xì)化晶粒的元素，提高合金的強(qiáng)度，所述發(fā)明的鎳基高溫合金在1000℃拉伸強(qiáng)度明顯提高，塑性明顯改善，抗熱腐蝕性能增強(qiáng)，高溫持久時(shí)間大幅增加。

4)所述發(fā)明的鎳基高溫合金相比現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品，組織穩(wěn)定性明顯提高。

現(xiàn)有技術(shù)的高溫合金與本發(fā)明的高溫合金力學(xué)性能典型值對(duì)比如表1。

具體實(shí)施方式

為了更好地說明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。本發(fā)明可以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)該被理解為限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例，使得本公開將是徹底和完整的，并且將把本發(fā)明的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明將僅由權(quán)利要求來限定。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種鎳基高溫合金。該合金包括如下重量百分比的組分：C 0.10％，Si 0.35％，Mn 0.65％，F(xiàn)e 0.22％，Co 1.8％，Al 0.25％，Ti 0.05％，Cr 22.4％，Nb 0.20％，Mo 1.5％，W 13％，Re 0.30％，B 0.005％，Ce 1.1％，Ru 1.2％，Hf 0.8％，Ta 2.5％，V 0.15％，S 0.005％，P 0.007％，N 0.02％，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)；

上述合金的制備方法包括如下步驟：

第一步，按一定比例選擇原料，所有的原材料盡可能選用低S、P原料；

第二步，通過真空感應(yīng)熔煉并澆鑄成符合所述成分的合金塊。

第三步，將合金進(jìn)行三次均勻化處理，其中第一次均勻化的溫度為1000℃，時(shí)間為20小時(shí)，300℃以上的加熱和冷卻速度均為200℃/h，第二次均勻化的溫度為1200℃，時(shí)間為36小時(shí)，300℃以上的加熱和冷卻速度均為200℃/h，第三次均勻化的溫度為1300℃，時(shí)間為50小時(shí)，300℃以上的加熱和冷卻速度均為200℃/h；

第四步，高溫鍛造所述合金，其中高溫鍛造的溫度為1120-1190℃；

第五步，對(duì)所述合金進(jìn)行固溶處理，其中固溶處理的溫度為1000℃，時(shí)間為1.5小時(shí)；

第六步，對(duì)所述合金進(jìn)行保溫、冷卻，保溫方法為：在750℃下保溫7小時(shí)，以45℃/小時(shí)爐冷至600℃，保溫9小時(shí)，空冷。

從試塊上取樣，進(jìn)行室溫和1000℃的高溫拉伸，室溫時(shí)，其抗拉強(qiáng)度Rm為1190MPa，Rp0.2為1000MPa，延伸率為31％，1000℃，其抗拉強(qiáng)度Rm1110MPa，Rp0.2范圍為985MPa，延伸率的范圍為29％，進(jìn)行1000℃，500MPa持久試驗(yàn)的持久時(shí)間為95h。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，其各物質(zhì)的含量并不相同，具體而言，本實(shí)施例中，所述鎳基高溫合金包括如下重量百分比的組分：C 0.15％，Si 0.55％，Mn 0.95％，F(xiàn)e3.00％，Co5.0％，Al 0.50％，Ti0.09％，Cr 24.0％，Nb0.40％，Mo 3.0％，W15.0％，Re1.0％，B 0.009％，Ce 2.0％，Ru 1.8％，Hf 3.0％，Ta 5.0％，V 0.35％，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)。

從試塊上取樣，進(jìn)行室溫和1000℃的高溫拉伸，室溫時(shí)，其抗拉強(qiáng)度Rm為1200MPa，Rp0.2為1010MPa，延伸率為31％，1000℃，其抗拉強(qiáng)度Rm1115MPa，Rp0.2范圍為988MPa，延伸率的范圍為29％，進(jìn)行1000℃，500MPa持久試驗(yàn)的持久時(shí)間為98h。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，其各物質(zhì)的含量并不相同，具體而言，本實(shí)施例中，所述鎳基高溫合金包括如下重量百分比的組分：C 0.08％，Si 0.30％，Mn 0.45％，F(xiàn)e 0.10％，Co 1.5％，Al 0.10％，Ti 0.03％，Cr 20.5％，Nb 0.05％，Mo 1.0％，W 12.5％，Re 0.15％，B 0.003％，Ce 0.9％，Ru 0.9％，Hf 0.5％，Ta 2.2％，V 0.08％，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)。

從試塊上取樣，進(jìn)行室溫和1000℃的高溫拉伸，室溫時(shí)，其抗拉強(qiáng)度Rm為1189MPa，Rp0.2為1001MPa，延伸率為31％，1000℃，其抗拉強(qiáng)度Rm1112MPa，Rp0.2范圍為987MPa，延伸率的范圍為29％，進(jìn)行1000℃，500MPa持久試驗(yàn)的持久時(shí)間為99h。

實(shí)施例4

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，其各物質(zhì)的含量并不相同，具體而言，本實(shí)施例中，所述鎳基高溫合金包括如下重量百分比的組分：C 0.13％，Si 0.50％，Mn0.80％，F(xiàn)e 2.80％，Co4.5％，Al 0.45％，Ti 0.08％，Cr 23.5％，Nb0.40％，Mo3.0％，W14.0％，Re 1.0％，B 0.008％，Ce 1.8％，Ru 1.6％，Hf 2.5％，Ta 4.5％，V 0.3％，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)。

從試塊上取樣，進(jìn)行室溫和1000℃的高溫拉伸，室溫時(shí)，其抗拉強(qiáng)度Rm為1210MPa，Rp0.2為1015MPa，延伸率為33％，1000℃，其抗拉強(qiáng)度Rm1112MPa，Rp0.2范圍為983MPa，延伸率的范圍為29％，進(jìn)行1000℃，500MPa持久試驗(yàn)的持久時(shí)間為100h。

實(shí)施例5

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，其各物質(zhì)的含量并不相同，具體而言，本實(shí)施例中，所述鎳基高溫合金包括如下重量百分比的組分：C 0.06％，Si 0.25％，Mn 0.40％，F(xiàn)e 0.05％，Co 1.0％，Al 0.05％，Ti 0.01％，Cr 20.0％，Nb 0.01％，Mo 0.90％，W 12.0％，Re 0.10％，B 0.001％，Ce 0.8％，Ru 0.8％，Hf 0.3％，Ta 2.0％，V 0.05％，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)。

從試塊上取樣，進(jìn)行室溫和1000℃的高溫拉伸，室溫時(shí)，其抗拉強(qiáng)度Rm為1215MPa，Rp0.2為1005MPa，延伸率為31％，1000℃，其抗拉強(qiáng)度Rm1108MPa，Rp0.2范圍為985MPa，延伸率的范圍為29％，進(jìn)行1000℃，500MPa持久試驗(yàn)的持久時(shí)間為103h。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。