一种镍基高温合金的制备方法、构件及镍基高温合金

本发明属于镍基高温合金高温蠕变性能提升，尤其涉及一种用于提升高温蠕变性能的镍基高温合金制备方法、构件及镍基高温合金。

背景技术：

1、waspaloy属于镍基高温合金，是ni-cr-co基沉淀硬化形变形高温合金，使用温度在815℃以下，通过在合金中加入钴、铬和钼元素进行固溶强化，加入铝、钛元素形成γ'沉淀强化相，加入硼、锆元素净化和强化晶界，在760℃-870℃具有较高的屈服强度和抗疲劳性能，在870℃以下的燃气涡轮气氛中具有较好的抗氧化和抗腐蚀性能；加工塑性良好、组织性能稳定，适用于制作各种需要耐高温的零部件。据研究表明，镍基高温合金，例如waspaloy合金在长期高温服役过程中η相析出会严重损害合金的性能；有相关研究发现，合金中的小尺寸的mc型碳化物能显著影响降低η相的析出速率；然而，waspaloy的实际生产中所产生的mc碳化物尺寸不一，有大量大尺寸mc碳化物，因此如何控制mc碳化物的尺寸是控制η相进而提升其高温蠕变性能的关键，亟需研究人员提供切实可行的方案对mc碳化物的尺寸进行控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种镍基高温合金的制备方法、构件及镍基高温合金，其具有小尺寸且均匀化分布的mc型碳化物及控制η相析出，可有效提升镍基高温合金的高温蠕变性能，制备方法简单、成本低。

2、本发明的技术方案是：一方面，提供了一种用于提升高温蠕变性能的镍基高温合金制备方法，包括步骤：

3、获取工件，所述工件的成分包括:3-3.2wt％的ti、1.5-1.7wt％的al、19-20wt％的cr、13-14wt％的co、4-4.5wt％的mo、0.05-0.1wt％的c、0.04-0.06wt％的zr和余量ni以及不可避免的杂质；

4、多级锻造步骤，将所述工件进行至少两级锻造，包括第一级锻造步骤和第二级锻造步骤；所述第一级锻造步骤中，对所述工件进行锻造且锻造温度范围为1000℃-1200℃，所述工件的锻造变形量为35％-45％；所述第二级锻造步骤在所述第一级锻造步骤之后，对所述工件进行再次锻造且锻造温度范围为1000℃-1200℃，所述工件的锻造变形量为55％-65％；

5、热处理步骤，将经过多级锻造步骤后所得到的工件进行热处理，得到镍基高温合金。

6、作为本技术方案的进一步改进，所述热处理步骤为多级热处理，至少包括第一级热处理、第二级热处理和第三级热处理；所述第一级热处理温度为1000℃-1100℃，热处理时间为3小时以上；所述第二级热处理温度为800℃-850℃，热处理时间为20小时以上；所述第三级热处理温度为700℃-780℃，热处理时间为15小时以上。

7、作为本技术方案的进一步改进，所述多级锻造步骤还包括在两级锻造步骤之间的固溶处理步骤。

8、作为本技术方案的进一步改进，所述固溶处理步骤包括第一级锻造步骤和第二级锻造步骤之间的第一固溶处理步骤，将所述工件在固溶处理温度1050℃-1100℃中任一恒温下放置3-5小时。

9、作为本技术方案的进一步改进，所述工件为waspaloy镍基合金。

10、作为本技术方案的进一步改进，所述waspaloy镍基合金的成分包括3.1wt％的ti、1.6wt％的al、19.5wt％的cr、13.5wt％的co、4.3wt％的mo、0.07wt％的c、0.05wt％的zr和余量ni以及不可避免的杂质。

11、作为本技术方案的进一步改进，所述工件具有用于控制η相析出的mc型碳化物，所述mc型碳化物的平均尺寸不大于1微米。

12、作为本技术方案的进一步改进，所述工件为镍基高温合金铸锭。

13、另一方面，本发明还提供了一种具有镍基高温合金的构件，所述构件的材料为镍基高温合金，且所述镍基高温合金采用所述的制备方法制得。

14、另一方面，本发明还提供了一种镍基高温合金，所述镍基高温合金通过上述制备方法制得。

15、本发明所提供的一种镍基高温合金的制备方法、构件及镍基高温合金，包括获取工件、多级锻造步骤以及热处理步骤，其中，所述工件的成分包括:3-3.2wt％的ti、1.5-1.7wt％的al、19-20wt％的cr、13-14wt％的co、4-4.5wt％的mo、0.05-0.1wt％的c、0.04-0.06wt％的zr和余量ni以及不可避免的杂质；所述多级锻造步骤是将所述工件进行至少两级锻造，包括第一级锻造步骤和第二级锻造步骤；所述第一级锻造的锻造温度范围为1000℃-1200℃，所述工件的锻造变形量为35％-45％；所述第二级锻造步骤在所述第一级锻造步骤之后，对所述工件进行再次锻造且锻造温度范围为1000℃-1200℃，所述工件的锻造变形量为55％-65％；热处理步骤是将经过多级锻造步骤后所得到的工件进行热处理，得到镍基高温合金；本发明所提供的一种镍基高温合金的制备方法、构件及镍基高温合金，通过上述制备步骤，得到的镍基高温合金具有用于控制η相析出的mc型碳化物，mc碳化物的尺寸减小并且更为均匀化，有效抑制有害相η相析出，从而有效提升镍基高温合金的高温蠕变性能，并且制备方法简单、成本低。

技术特征：

1.一种镍基高温合金的制备方法，其特征在于，包括步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理步骤为多级热处理，至少包括第一级热处理、第二级热处理和第三级热处理；所述第一级热处理温度为1000℃-1100℃，热处理时间为3小时以上；所述第二级热处理温度为800℃-850℃，热处理时间为20小时以上；所述第三级热处理温度为700℃-780℃，热处理时间为15小时以上。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多级锻造步骤还包括在两级锻造步骤之间的固溶处理步骤。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固溶处理步骤包括第一级锻造步骤和第二级锻造步骤之间的第一固溶处理步骤，将所述工件在固溶处理温度1050℃-1100℃中任一恒温下放置3-5小时。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述工件为waspaloy镍基合金。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述waspaloy镍基合金的成分包括3.1wt％的ti、1.6wt％的al、19.5wt％的cr、13.5wt％的co、4.3wt％的mo、0.07wt％的c、0.05wt％的zr和余量ni以及不可避免的杂质。

7.如权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述镍基高温合金具有用于控制η相析出的mc型碳化物，且所述mc型碳化物的平均尺寸不大于1微米。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述工件为镍基高温合金铸锭。

9.一种具有镍基高温合金的构件，其特征在于，所述构件的材料为镍基高温合金，且所述镍基高温合金采用如权利要求1至8中任一项所述的制备方法制得。

10.一种镍基高温合金，其特征在于，所述镍基高温合金通过所述权利要求1至8中任一项所述的制备方法制得。

技术总结
本发明提供了一种镍基高温合金的制备方法，包括获取工件、多级锻造步骤、热处理步骤；所述工件中的成分包括3‑3.2wt％的Ti、1.5‑1.7wt％的Al、19‑20wt％的Cr、13‑14wt％的Co、4‑4.5wt％的Mo、0.05‑0.1wt％的C、0.04‑0.06wt％的Zr和余量Ni以及不可避免的杂质；多级锻造步骤中，将工件进行至少两级锻造；第一级锻造的锻造温度范围为1000℃‑1200℃，锻造变形量为35％‑45％；第二级锻造的锻造温度范围为1000℃‑1200℃，锻造变形量为55％‑65％。本发明提供的一种镍基高温合金的制备方法、构件及镍基高温合金，其具有小尺寸且均匀化分布的MC型碳化物及控制η相析出，可有效提升镍基高温合金的高温蠕变性能，制备方法简单、成本低。

技术研发人员：柳刚,杨木金,易将,何旌
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17