具有优异高温性能的镍基高温合金及其制备方法和应用与流程

本发明涉及高温合金，尤其是涉及一种具有优异高温性能的镍基高温合金及其制备方法和应用。

背景技术：

1、高温合金具有卓越的强度、抗氧化和抗热腐蚀能力，在超过600℃高温及剧烈机械应力等极端条件下仍能保持结构稳定性与可靠性，因而成为航空航天、石油化工等领域高端推进系统热端部件的关键材料。其中镍基高温合金凭借其独特的面心立方晶体结构，避免了同素异形转变，展现出优异的结构稳定性。更因其出众的耐高温性能和抗腐蚀能力，现已成为航空发动机中应用最广泛、需求最迫切的高温合金。

2、随着航空、航天等领域发动机性能的持续提升，对高温合金关键性能指标提出了更为苛刻的要求，尤其是高温力学性能需进一步显著提高。目前，常见的技术路径是通过优化γ′沉淀强化相以提升合金性能，然而，其在高温强度方面仍难以满足日益增长的应用需求。此外，高γ′相含量的镍基高温合金往往伴随塑性下降问题，导致材料加工方式受到限制，进一步制约其工程应用潜力。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有优异高温性能的镍基高温合金及其制备方法和应用，本发明的镍基高温合金在具有高强化相数量，改善高温强度，同时保证高温合金的热加工性能。

2、为了实现本发明的上述目的，本发明一方面提供了具有优异高温性能的镍基高温合金，包括按质量分数计的如下组分：

3、cr 12%～15.5%、co 23.5%～27.5%、mo 2.1%～3.5%、w 0.1%～1.5%、al 3.9%～4.8%、ti 2.8%～3.8%、nb 0.4%～1%、ta 0.2%～0.8%、c 0.005%～0.035%、b 0.01%～0.06%、zr 0.0001%～0.05%，余量为ni。

4、在本发明的具体实施方式中，al和ti的质量分数之比为1.3～1.6。

5、在本发明的具体实施方式中，al和ta的质量分数之比为10～18。

6、在本发明的具体实施方式中，al和nb的质量分数之比为5～9。

7、在本发明的具体实施方式中，al和w的质量分数之比≥4。

8、在本发明的具体实施方式中，所述镍基高温合金中，不含有稀土元素。

9、在本发明的具体实施方式中，所述镍基高温合金中，不含有mn和/或v。

10、在本发明的具体实施方式中，所述镍基高温合金在760℃/16h的时效态下，γ'强化相的体积分数为51.0%～60.0%。

11、在本发明的具体实施方式中，所述镍基高温合金在800℃下，拉伸强度为1110～1204mpa，屈服强度为769～874mpa，伸长率为7%～17.5%；在1000℃下，拉伸强度为346～373mpa，屈服强度为279～301mpa，伸长率为8.5%～23.5%。

12、本发明另一方面提供了上述任意一种所述的具有优异高温性能的镍基高温合金的制备方法，包括如下步骤：

13、将各合金原料进行熔炼得到镍基高温合金铸锭，将所述铸锭进行锻压，然后进行固溶处理和时效处理，得到所述具有优异高温性能的镍基高温合金。

14、在本发明的具体实施方式中，所述固溶处理包括：于1100～1150℃保温2～6h后空冷；时效处理包括：于750～800℃保温8～24h后空冷。

15、本发明又一方面提供了上述任意一种所述的具有优异高温性能的镍基高温合金在航空航天装备中的应用。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

17、本发明的镍基高温合金，通过增加al元素含量，并精准调控ti、nb、ta等元素的比例，有效增加了γ'强化相的体积分数并提高了其固溶温度，为获得高热稳定的微观组织奠定了基础。进而通过热处理使γ'强化相形成尺寸均匀、分布合理的理想形态，从而直接强化了合金的高温拉伸性能。同时，适量w、mo元素的添加引入了的固溶强化效应，与前述的沉淀强化机制协同作用，共同保障了合金优异的高温性能。

1.具有优异高温性能的镍基高温合金，其特征在于，包括按质量分数计的如下组分：

2.根据权利要求1所述的具有优异高温性能的镍基高温合金，其特征在于，al和ti的质量分数之比为1.3～1.6。

3.根据权利要求1所述的具有优异高温性能的镍基高温合金，其特征在于，al和ta的质量分数之比为10～18。

4.根据权利要求1所述的具有优异高温性能的镍基高温合金，其特征在于，al和nb的质量分数之比为5～9。

5.根据权利要求1所述的具有优异高温性能的镍基高温合金，其特征在于，al和w的质量分数之比≥4。

6.根据权利要求1所述的具有优异高温性能的镍基高温合金，其特征在于，所述镍基高温合金中，不含有稀土元素；

7.根据权利要求1所述的具有优异高温性能的镍基高温合金，其特征在于，所述镍基高温合金在760℃/16h的时效态下，γ'强化相的体积分数为51.0%～60.0%。

8.根据权利要求1所述的具有优异高温性能的镍基高温合金，其特征在于，具有如下特征中的至少一个：

9.权利要求1～8任一项所述的具有优异高温性能的镍基高温合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.权利要求1～8任一项所述的具有优异高温性能的镍基高温合金在航空航天装备中的应用。