專利名稱：一種定向凝固鈷基高溫合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高溫合金技術(shù)，特別提供了一種定向凝固鈷基高溫合金。
鈷基高溫合金是固溶強化和碳化物彌散強化合金，具有較高的初熔溫度，良好的抗氧化、耐腐蝕性能，較好的蠕變強度和優(yōu)異的熱疲勞性能，特別是具有非常平坦的應(yīng)力——斷裂時間——溫度參數(shù)特性。這種綜合性能優(yōu)越的合金，用作耐高溫、耐腐蝕和長壽命的工作部件，具有特殊的意義。X40是一種老牌號的等軸晶鑄造鈷基高溫合金，具有比一般鎳基和鐵基高溫合金高得多的初熔溫度、良好的抗氧化耐腐蝕性能、較好的抗蠕變強度和冷熱疲勞性能，因而X40合金長期廣泛應(yīng)用于航空、艦船和陸用發(fā)電發(fā)動機渦輪導(dǎo)向器葉片等熱端部件。但X40的致命弱點是高溫強度低，塑性有限。
本發(fā)明的目的在于提供一種高溫強度、塑性性能更為優(yōu)異的定向凝固鈷基高溫合金。
本發(fā)明的技術(shù)方案是它包含(重量百分比)C 0.3～0.5 B 0.008～0.07 Al 0.7～1.3 Ni 9～12Cr 24～27W 6～9 Mo 0.1～0.5 Ti 0.1～0.3 Ta 0.1～0.5 Co余。
還含有Zr 0.1～0.3。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.高溫性能好，可以定向凝固。本發(fā)明主要是在原X40合金基礎(chǔ)上，通過添加B、Al、Zr等合金元素微合金化，使得合金高溫性能提高，并可以定向凝固；本發(fā)明由于在合金中加入了微量Al，使得在液態(tài)金屬和型芯或陶瓷型殼界面上形成一層Al2O3薄膜，從而避免了在長時間定向凝固過程中發(fā)生界面反應(yīng)。
2.塑性明顯提高。本發(fā)明980℃延伸率為30～50％，面收縮率為50～80％，而X40合金分別為3％和5％。
3.持久性能好，使用壽命長。本發(fā)明650℃/444MPa條件下，盡管應(yīng)力比X40高出52MPa，持久壽命仍然是X40的2倍；816℃/206MPa時是X40的4～8倍；980℃/83MPa條件下，應(yīng)力比X40高28MPa，持久壽命卻是X40的2～3倍；100小時持久強度極限表明，本發(fā)明合金比X40合金使用溫度可以提高45℃，可延長使用壽命4～8倍。
下面通過實施例詳述本發(fā)明。
實施例1本實施例合金成份見表1。
表1
本發(fā)明工作原理如下本發(fā)明主要是在原X40合金基礎(chǔ)上，通過添加B、Al、Zr等合金元素微合金化，使得合金高溫性能提高，并可以定向凝固；本發(fā)明由于在合金中加入了微量Al，使得在液態(tài)金屬和型芯或陶瓷型殼界面上形成一層Al2O3薄膜，從而避免了在長時間定向凝固過程中發(fā)生界面反應(yīng)；C和B對合金高溫持久性能的影響十分顯著，隨著C、B含量的增加，合金持久壽命顯著提高，但在上述成分范圍內(nèi)，C的影響不及B顯著，而且在C含量較高時合金持久性能變化趨于平緩，所以添加微量B對提高合金性能十分有利；添加微量Zr對改善定向凝固合金橫向性能有利。本發(fā)明合金與X40相比塑性得到明顯提高980℃延伸率為30～50％，面收縮率為50～80％(X40分別為3％和5％)。合金持久性能也顯著提高650℃/444 MPa條件下，盡管應(yīng)力比X40高出52MPa，持久壽命仍然是X40的2倍；816℃/206MPa時是X40的4～8倍；980℃/83MPa條件下，應(yīng)力比X40高28MPa，持久壽命卻是X40的2～3倍。100小時持久強度極限表明，本發(fā)明合金比X40合金使用溫度可以提高45℃，可延長使用壽命4～8倍。
合金在真空感應(yīng)爐中熔煉后，再放入真空定向凝固爐中，定向凝固成Φ16×140mm鈷基高溫合金試樣，與X40合金試樣做性能比較、結(jié)果見表2。
表2
實施例2
與實施例1不同之處在于，本實施例合金成份見表3。
表3
合金在真空感應(yīng)爐中熔煉后，再放入真空定向凝固爐中，定向凝固成Φ16×140mm鈷基高溫合金試樣，與X40合金試樣做性能比較、結(jié)果見表4。
表權(quán)利要求
1.一種定向凝固鈷基高溫合金，其特征在于它包含(重量百分比)C 0.3～0.5 B 0.008～0.07 Al 0.7～1.3 Ni 9～12 Cr 24～27W 6～9 Mo 0.1～0.5 Ti 0.1～0.3 Ta 0.1～0.5 Co余。
2.按照權(quán)利要求1所述定向凝固鈷基高溫合金，其特征在于所述合金成份還包括Zr0.1～0.3。
全文摘要
本發(fā)明涉及高溫合金技術(shù),特別提供了一種定向凝固的鈷基高溫合金。它包含(重量百分比):C0.3～0.5,B0.008～0.07,Al0.7～1.3,Ni9～12,Cr24～27,W6～9,Mo0.1～0.5,Ti0.1～0.3,Ta0.1～0.5,Co余;所述合金成份還包括Zr0.1～0.3。本發(fā)明高溫性能好,塑性明顯提高,持久性能好,使用壽命長。
文檔編號C22C19/07GK1382819SQ0111389
公開日2002年12月4日 申請日期2001年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月25日
發(fā)明者姚向東, 胡壯麒, 管恒榮, 張志亞, 唐亞俊, 孫曉峰, 于洋, 金濤, 李英敖, 張靜華, 趙乃仁, 鄭啟, 田為民 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所