本發(fā)明涉及一種金屬材料，尤其涉及一種耐高溫合金。
背景技術(shù)：
航空、艦艇和工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機(jī)盤和燃燒室等高溫部件的工作環(huán)境都是高溫的，因此在這些環(huán)境下必須使用耐高溫合金。
目前，耐高溫耐腐蝕合金分為三類，鐵基合金(不銹鋼)、鎳基合金、鈷基合金，鐵基高溫合金是奧氏體不銹鋼發(fā)展起來的，含有一定量的鉻和鎳等元素。它是中等溫度(600～800℃)條件下使用的重要材料，具有較好的中溫力學(xué)性能和良好的熱加工塑性，合金成分比較簡單，成本較低。主要用于制作航空發(fā)動機(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)上渦輪盤，也可以制作導(dǎo)向葉片、渦輪葉片、燃燒室，以及其他承力件、緊固件等。另一用途是制作柴油機(jī)上的廢氣增壓渦輪。
鎳基超耐熱合金，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)度和良好的抗氧化性、抗燃?xì)飧g能力的高溫合金。
鎳基合金是高溫合金中應(yīng)用最廣、高溫強(qiáng)度最高的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多的合金元素，且能保持較好的穩(wěn)定性；二是可以形成共格有序的金屬間化合物相作為強(qiáng)化相，使合金的得到有效的強(qiáng)化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強(qiáng)度；三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃?xì)飧g能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強(qiáng)化作用。根據(jù)它們的強(qiáng)化作用方式可以分為固溶強(qiáng)化合金和沉淀強(qiáng)化合金：固溶強(qiáng)化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻、釩等；沉淀強(qiáng)化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強(qiáng)化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。鎳基合金是目前發(fā)展的比較成熟，綜合方面應(yīng)用范圍較廣的合金。
雖然鎳基合金具有較高的綜合性能，但是提高鐵基合金的性能，并且在部分使用要求低的場合，替代鎳基合金目前科技發(fā)展的一個趨勢。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是提供一種耐高溫合金，能夠在提高鐵含量的同時(shí)，其高溫持久強(qiáng)度和高溫機(jī)械性能明顯提高，保證了高溫合金的熱穩(wěn)定性。本發(fā)明還公開了一種耐高溫合金的制備方法。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：一種耐高溫合金，其包括以重量百分比計(jì)的以下元素：Cr：10-11；Co：2-3；C：0.3-0.5；Mo：3-4；W：10；La：0.005-0.02；Si：0.1-0.3；Al：1-2；Ti：2-3；Nd：5-7；Nb：0.7-1；Re：5-6；Fe：15-20；余量為Ni以及生產(chǎn)引起的雜質(zhì)。
可選的，包括以重量百分比計(jì)的以下元素：Cr：10.5；Co：2.5；C：0.4；Mo：3.5；W：10；La：0.01；Si：0.2；Al：1.5；Ti：2.5；Nd：6；Nb：0.9；Re：5.5；Fe：18；余量為Ni以及生產(chǎn)引起的雜質(zhì)。
本發(fā)明解決技術(shù)問題還采用如下技術(shù)方案：.一種制備上述的耐高溫合金的制備方法，其包括：
S10、將鎳基合金原料投入冶煉爐中的真空熔煉室中，將真空熔煉室抽真空，并將真空熔煉室的真空度控制在10-15Pa；所述鎳基合金為Ni-Cr-Mo-W合金；
S20、將真空熔煉室加熱，使真空熔煉室中的鎳基合金原料熔化，并將真空熔煉室的溫度保持在1580±10℃，使鎳基合金原料完全熔化，并冶煉25min；
S30、維持真空熔煉室的溫度，向其中添加鐵基高溫合金，待鐵基高溫合金全部熔化后，攪拌5分鐘，降溫至1400℃；所述鐵基高溫合金為Fe-Ni-Co-Cr合金；
S40、向真空熔煉室中加入Al和Ti，將真空冶煉室的溫度升高至1600℃，待Al和Ti全部熔化，攪拌2分鐘，并保溫2-3分鐘；
S50、向真空熔煉室中加入La、Si、Nd、Nb和Re，待La、Si、Nd、Nb和Re全部熔化后，攪拌2分鐘，得到金屬溶液；
S60、采用陶瓷過濾器一邊過濾一邊澆注，得到耐高溫合金錠；
S70、對耐高溫合金錠進(jìn)行三次均勻化處理：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。
S80、對均勻化處理后的耐高溫合金錠進(jìn)行鍛造處理，鍛造的溫度為1120-1190℃；
S90、對鍛造后的耐高溫合金錠進(jìn)行固溶處理，固溶處理的溫度為1000℃，時(shí)間為1.5小時(shí)；
S95、將鍛造后的耐高溫合金錠在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。
本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明的耐高溫合金，通過Cr、Co、Mo、W、La、Si、Al、Ti、Nd、Nb和Re元素的添加，能夠在提高鐵含量的同時(shí)，其耐高溫的性能并未明顯下降，而且符合各種惡劣的使用環(huán)境，節(jié)約了公司的成本。本發(fā)明還公開了一種耐高溫合金的制備方法。
現(xiàn)有技術(shù)的高溫合金與本發(fā)明的高溫合金力學(xué)性能典型值對比如表1。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供了一種耐高溫合金，其包括以重量百分比計(jì)的以下元素：Cr：10-11；Co：2-3；C：0.3-0.5；Mo：3-4；W：10；La：0.005-0.02；Si：0.1-0.3；Al：1-2；Ti：2-3；Nd：5-7；Nb：0.7-1；Re：5-6；Fe：15-20；余量為Ni以及生產(chǎn)引起的雜質(zhì)。
上述的耐高溫合金可以通過下述步驟制備：
S10、將鎳基合金原料投入冶煉爐中的真空熔煉室中，將真空熔煉室抽真空，并將真空熔煉室的真空度控制在10-15Pa；所述鎳基合金為Ni-Cr-Mo-W合金；
S20、將真空熔煉室加熱，使真空熔煉室中的鎳基合金原料熔化，并將真空熔煉室的溫度保持在1580±10℃，使鎳基合金原料完全熔化，并冶煉25min；
S30、維持真空熔煉室的溫度，向其中添加鐵基高溫合金，待鐵基高溫合金全部熔化后，攪拌5分鐘，降溫至1400℃；所述鐵基高溫合金為Fe-Ni-Co-Cr合金；
S40、向真空熔煉室中加入Al和Ti，將真空冶煉室的溫度升高至1600℃，待Al和Ti全部熔化，攪拌2分鐘，并保溫2-3分鐘；
S50、向真空熔煉室中加入La、Si、Nd、Nb和Re，待La、Si、Nd、Nb和Re全部熔化后，攪拌2分鐘，得到金屬溶液；
S60、采用陶瓷過濾器一邊過濾一邊澆注，得到耐高溫合金錠；
S70、對耐高溫合金錠進(jìn)行三次均勻化處理：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。
S80、對均勻化處理后的耐高溫合金錠進(jìn)行鍛造處理，鍛造的溫度為1120-1190℃；
S90、對鍛造后的耐高溫合金錠進(jìn)行固溶處理，固溶處理的溫度為1000℃，時(shí)間為1.5小時(shí)；
S95、將鍛造后的耐高溫合金錠在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，分別進(jìn)行室溫和1000℃的高溫拉伸，室溫時(shí)其抗拉強(qiáng)度Rm的范圍為1150～1210MPa，Rp0.2范圍為995～1035MPa，延伸率的范圍為28～34％。1000℃時(shí)，其抗拉強(qiáng)度Rm的范圍為1100～1160MPa，Rp0.2范圍為960～1000MPa，延伸率的范圍為26～34％。
本發(fā)明的耐高溫合金，通過Cr、Co、Mo、W、La、Si、Al、Ti、Nd、Nb和Re元素的添加，能夠在提高鐵含量的同時(shí)，其高溫持久強(qiáng)度和高溫機(jī)械性能明顯提高，保證了高溫合金的熱穩(wěn)定性。本發(fā)明還公開了一種耐高溫合金的制備方法。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供了一種耐高溫合金，其與實(shí)施例1不同之處在于各元素的含量不同，具體而言，本實(shí)施例中，所述耐高溫合金包括以重量百分比計(jì)的以下元素：Cr：10.5；Co：2.5；C：0.4；Mo：3.5；W：10；La：0.01；Si：0.2；Al：1.5；Ti：2.5；Nd：6；Nb：0.9；Re：5.5；Fe：18；余量為Ni以及生產(chǎn)引起的雜質(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1195MPa，Rp0.2為1003MPa，延伸率為32％，1000℃，其抗拉強(qiáng)度Rm1105MPa，Rp0.2為980MPa，延伸率為28％，進(jìn)行1000℃，500MPa持久試驗(yàn)的持久時(shí)間為100h。
以上實(shí)施例的先后順序僅為便于描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。