一種高強(qiáng)度鎳基合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度鎳基合金，其化學(xué)成分按重量百分比含有：Al：3.2~6.8%，Cr：21~28%，B：3.0~4.2%，Si：1.2~1.9%，C：0.08~0.2%，Mo：1.8~2.8%，Nb：1.2~2.1%，Ta：1.0~1.8%，Ti：0.08~0.98%，F(xiàn)e：3.2~5.8%，RE：0.2~0.38%，Cu：0.8~1.2%，Mn：0.002~0.08%，余量為Ni及不可避免的雜質(zhì)；所述高強(qiáng)度鎳基合金通過特定的合金搭配和制備方法得到特定的微觀結(jié)構(gòu)使得該高強(qiáng)度鎳基合金的具有較好的強(qiáng)度和韌性，并且具有良好的高溫性能。
【專利說明】一種高強(qiáng)度鎳基合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于合金材料領(lǐng)域，特別是涉及一種高強(qiáng)度鎳基合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中，存在著大量磨損和腐蝕等惡劣環(huán)境條件，為適應(yīng)極端工作環(huán)境下機(jī)械工作的要求，往往需要對零部件的表面進(jìn)行熱噴涂處理，鎳基合金由于具有較好的耐磨耐蝕性而被廣泛的用于零件表面的熱噴涂材料，然而在實(shí)際應(yīng)用中，其對強(qiáng)度也有非常高的要求，但是在強(qiáng)度提高的時候，往往要對韌性產(chǎn)生影響。
[0003]中國專利號98116301是一種適合制造用于焊接超級雙相或超級奧氏體不銹鋼的金屬絲的鎳基合金，指出成分為24.5% < Cr≤26.5%，13.5≤Mo≤16.5%，余量為鎳、任選的一種或多種輔助合金成分和工藝所帶入的雜質(zhì)，該輔助合金成分選自氮，鋁和鎂，并由此制造的電極。但是同樣的，其強(qiáng)度提高的情況下，高溫性能不盡人意，韌性也不能滿足日益多樣的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提出一種高強(qiáng)度鎳基合金；
本發(fā)明的目的之二在于提出一種高強(qiáng)度鎳基合金的制備方法；
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種高強(qiáng)度鎳基合金，其化學(xué)成分按重量百分比含有:A1:3.2飛.8%，Cr:21~28%, B:
3.0~4.2%, Si:1.2~1.9%, C:0.08~0.2%, Mo:1.8~2.8%, Nb:1.2~2.1%，Ta:1.(Tl.8%, Ti:
0.08~0.98%, Fe:3.2~5.8%, RE:0.2~0.38%, Cu:0.8~1.2%, Mn:0.002~0.08%,余量為 Ni 及不可避免的雜質(zhì)；
所述高強(qiáng)度鎳基合金的微觀結(jié)構(gòu)中，Y固溶體在合金各截面所占的面積百分比為
1.2~2.8%，Ni3Al相在合金各截面所占的面積百分比為0.8~1.1%，Ni3 (Al，Ti)強(qiáng)化相在合金各截面所占的面積百分比為0.58^1.25%，Y ’ (Ni3Al)相在合金中心截面所占的面積百分比為0.02~0.032% ；
所述高強(qiáng)度鎳基合金的屈服強(qiáng)度為56(T610MPa，抗拉強(qiáng)度78(T820MPa，延伸率42~51%，20 V的沖擊韌性98~102J/cm2。
[0005]作為優(yōu)選，所述高強(qiáng)度鎳基合金的化學(xué)成分按重量百分比含有:Al:4.8%, Cr:26%, B:3.8%, Si:1.6%, C:0.18%, Mo:2.28%, Nb:1.91%, Ta:1.7%, T1:0.28%, Fe:4.8%, RE:
0.28%, Cu:0.98%, Mn:0.006%,余量為Ni及不可避免的雜質(zhì)。
[0006]作為優(yōu)選，所述RE為稀土元素Y。
[0007]作為優(yōu)選,所述RE為富鋪混合稀土。
[0008]一種高強(qiáng)度鎳基合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
(I)熔煉，按照前述高強(qiáng)度鎳基合金的化學(xué)成分備料，采用真空感應(yīng)、電渣重熔和真空自耗重熔的聯(lián)合冶煉工藝進(jìn)行冶煉；(2)鑄造，對熔煉得到的金屬液進(jìn)行澆鑄；
(3)鍛造，進(jìn)行常規(guī)模鍛；
(4)均勻化，在112(T116(TC保溫15~22h進(jìn)行第一階段的均勻化，然后再升溫到118(Tll90°C，保溫20~25h進(jìn)行第二階段的均勻化，然后再降溫到1120~11601:保溫18~2411進(jìn)行第三階段的均勻化；
(5)等溫軋制，軋制溫度為98(Tl030°C，軋制道次為5~8；
(6)時效熱處理，將步驟(5)得到的軋制板材進(jìn)行三步時效熱處理，第一步為在71(T720°C保溫6~8h，隨后以5(T60°C /h隨爐冷卻至61(T620°C后，保溫7~9h，空冷到室溫；第二步為將板材加熱到66(T680°C保溫5~7h，隨后以55~65°C /h隨爐冷卻至58(T600°C后，保溫5~7h，空冷到室溫；第三步為將板材加熱到60(T620°C保溫6~8h，隨后以45~55°C /h隨爐冷卻至55(T570°C后，保溫5~7h，空冷到室溫，得到高強(qiáng)度鎳基合金。
[0009]作為優(yōu)選，所述鑄造的澆鑄溫度為138(Tl420°C。
[0010]作為優(yōu)選，所述熔煉的溫度為161(Tl720°C。
[0011]本發(fā)明的效果在于:
通過對元素進(jìn)行選擇和具體元素的含量進(jìn)行搭配，使得合金性能得到大幅提升；
通過特定的特定的制備方法，尤其是特定時效和均勻化處理，使得合金中的微觀結(jié)構(gòu)具有合理分布，使得不僅強(qiáng)度得到大幅提高，韌性也得到較好改善；
通過具體制備方法熱處理 與具體合金成分和含量的配合，使得微觀結(jié)構(gòu)得到合理分布，使得高溫性能也得到大幅提高。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1
一種高強(qiáng)度鎳基合金，其化學(xué)成分按重量百分比含有:A1:5.8%，Cr:27%, B:3.0-4.2%，S1:1.8%, C:0.18%, Mo:1.9%, Nb:1.9%, Ta:1.6%, T1:0.71%, Fe:4.8%, Y:0.28%, Cu:0.8%,Mn:0.06%，余量為Ni及不可避免的雜質(zhì)；
所述高強(qiáng)度鎳基合金的微觀結(jié)構(gòu)中，Y固溶體在合金各截面所占的面積百分比為1.8%,Ni3Al相在合金各截面所占的面積百分比為0.98%,Ni3 (Al，Ti)強(qiáng)化相在合金各截面所占的面積百分比為1.05%, Y ’(Ni3Al)相在合金中心截面所占的面積百分比為0.03% ；所述高強(qiáng)度鎳基合金的屈服強(qiáng)度為580MPa，抗拉強(qiáng)度790MPa，延伸率46%，20°C的沖擊韌性 99J/cm2。
[0013]實(shí)施例2:
一種高強(qiáng)度鎳基合金，其化學(xué)成分按重量百分比含有:A1:4.8%，Cr:26%, B:3.8%，Si:1.6%, C:0.18%, Mo:2.28%, Nb:1.91%, Ta:1.7%, T1:0.28%, Fe:4.8%, RE:0.28%, Cu:0.98%,Mn:0.006%，余量為Ni及不可避免的雜質(zhì)；其中，RE為富鈰混合稀土 ；
所述高強(qiáng)度鎳基合金的微觀結(jié)構(gòu)中，Y固溶體在合金各截面所占的面積百分比為
1.25%,Ni3Al相在合金各截面所占的面積百分比為0.88%，Ni3(Al,Ti)強(qiáng)化相在合金各截面所占的面積百分比為1.15%，Y ’(Ni3Al)相在合金中心截面所占的面積百分比為0.032% ；所述高強(qiáng)度鎳基合金的屈服強(qiáng)度為605MPa，抗拉強(qiáng)度811MPa，延伸率43%，20°C的沖擊韌性 99J/cm2。[0014] 實(shí)施例3:
一種高強(qiáng)度鎳基合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
(1)熔煉，按照前述高強(qiáng)度鎳基合金的化學(xué)成分備料，采用真空感應(yīng)、電渣重熔和真空自耗重熔的聯(lián)合冶煉工藝進(jìn)行冶煉，熔煉的溫度為1640°C ；
(2)鑄造，對熔煉得到的金屬液進(jìn)行澆鑄，澆鑄溫度為1390°C；
(3)鍛造，進(jìn)行常規(guī)模鍛；
(4)均勻化，在1120°C保溫18h進(jìn)行第一階段的均勻化，然后再升溫到1185°C，保溫22h進(jìn)行第二階段的均勻化，然后再降溫到1130°C保溫21h進(jìn)行第三階段的均勻化；
(5)等溫軋制，軋制溫度為990°C，軋制道次為6；
(6)時效熱處理，將步驟(5)得到的軋制板材進(jìn)行三步時效熱處理，第一步為在715°C保溫6~8h，隨后以55°C/h隨爐冷卻至615°C后，保溫8h，空冷到室溫；第二步為將板材加熱到670°C保溫6h，隨后以60°C /h隨爐冷卻至590°C后，保溫6h，空冷到室溫；第三步為將板材加熱到610°C保溫7h，隨后以50°C /h隨爐冷卻至560°C后，保溫6h，空冷到室溫，得到高
強(qiáng)度鎳基合金。`
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度鎳基合金，其特征在于:其化學(xué)成分按重量百分比含有:A1:3.2飛.8%，Cr:21 ~28%，B:3.0~4.2%, Si:1.2~1.9%, C:0.08~0.2%, Mo:1.8~2.8%, Nb:1.2~2.1%，Ta:1.(Tl.8%, T1:0.08、.98%, Fe:3.2^5.8%, RE:0.2^0.38%, Cu:0.8^1.2%, Mn:0.002^0.08%,余量為Ni及不可避免的雜質(zhì)； 所述高強(qiáng)度鎳基合金的微觀結(jié)構(gòu)中，Y固溶體在合金各截面所占的面積百分比為1.2~2.8%，Ni3Al相在合金各截面所占的面積百分比為0.8~1.1%，Ni3 (Al，Ti)強(qiáng)化相在合金各截面所占的面積百分比為0.58^1.25%，Y ’ (Ni3Al)相在合金中心截面所占的面積百分比為0.02~0.032% ； 所述高強(qiáng)度鎳基合金的屈服強(qiáng)度為56(T610MPa，抗拉強(qiáng)度78(T820MPa，延伸率42~51%，20 V的沖擊韌性98~102J/cm2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鎳基合金，其特征在于:所述高強(qiáng)度鎳基合金的化學(xué)成分按重量百分比含有:A1:4.8%, Cr:26%, B:3.8%, S1:1.6%, C:0.18%, Mo:2.28%, Nb:1.91%, Ta:1.7%, T1:0.28%, Fe:4.8%, RE:0.28%, Cu:0.98%, Mn:0.006%，余量為 Ni 及不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度捏基合金，其特征在于:所述RE為稀土元素Y。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度鎳基合金，其特征在于:所述RE為富鈰混合稀土。
5.一種權(quán)利要求f 4任一項(xiàng)所述高強(qiáng)度鎳基合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)熔煉，按照權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述高強(qiáng)度鎳基合金的化學(xué)成分備料，采用真空感應(yīng)、電渣重熔和真空自耗重熔的聯(lián)合冶煉工藝進(jìn)行冶煉； (2)鑄造，對熔煉得到的金屬液進(jìn)行澆鑄； (3)鍛造，進(jìn)行常規(guī)模鍛； (4)均勻化，在112(T116(TC保溫15~22h進(jìn)行第一階段的均勻化，然后再升溫到118(Tll90°C，保溫20~25h進(jìn)行第二階段的均勻化，然后再降溫到1120~11601:保溫18~2411進(jìn)行第三階段的均勻化； (5)等溫軋制，軋制溫度為98(Tl030°C，軋制道次為5~8； (6)時效熱處理，將步驟(5)得到的軋制板材進(jìn)行三步時效熱處理，第一步為在71(T720°C保溫6~8h，隨后以5(T60°C /h隨爐冷卻至61(T620°C后，保溫7~9h，空冷到室溫；第二步為將板材加熱到66(T680°C保溫5~7h，隨后以55~65°C /h隨爐冷卻至58(T600°C后，保溫5~7h，空冷到室溫；第三步為將板材加熱到60(T620°C保溫6~8h，隨后以45~55°C /h隨爐冷卻至55(T570°C后，保溫5~7h，空冷到室溫，得到高強(qiáng)度鎳基合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度鎳基合金的制備方法，其特征在于，所述鑄造的澆鑄溫度為 138(Tl420°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高強(qiáng)度鎳基合金的制備方法，其特征在于，所述熔煉的溫度為1610~1720°C。
【文檔編號】C22F1/10GK103695721SQ201410018657
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】張霞 申請人:張霞