本發(fā)明涉及一種變形高溫合金材料及其制備方法，具體為一種Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金材料及其制備方法，屬于高溫合金材料應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：高溫合金對于發(fā)展航空發(fā)動機和工業(yè)燃氣輪機起著重要作用。目前高溫合金分為三類材料：760℃高溫材料、1200℃高溫材料和1500℃高溫材料，抗拉強度800MPa?；蛘哒f是指在760--1500℃以上及一定應(yīng)力條件下長期工作的高溫金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，已成為軍民用燃氣渦輪發(fā)動機熱端部件不可替代的關(guān)鍵材料，目前，氣輪機功率的不斷提高，對高性能高溫合金材料的需求亦隨之增加，而現(xiàn)有的合金材料雜質(zhì)元素的含量比較高，溶液澆注成不能消耗自身電極，耐熱性能差，并且制造成本高，制造復(fù)雜，造成合金材料的橫向性能與縱向性能相差較大，在使用過程中的耐熱性能差。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金材料及其制備方法，滿足在復(fù)雜工作環(huán)境下的使用要求。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的，一種Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金材料，以重量百分比％計，包括C：0.02％～0.06％、Cr：19.00％～22.00％、Al：0.75％～1.15％、Ti：2.50％～3.00％、Nb：1.30％～1.70％、Mg：0.001％～0.010％、Zr：0.010％～0.10％以及余量Ni和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選的，所述雜質(zhì)為：以重量百分比％計，F(xiàn)e≤1.50％、P≤0.015％、B≤0.010％、S≤0.007％、Ce≤0.01％、Cu≤0.07％、Si≤0.65％、Mn≤0.35％。其制備方法，步驟如下：步驟A、取所需元素于真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度1450～1460℃；在熔煉過程中調(diào)節(jié)各元素的含量，使其重量比符合設(shè)計要求，溶液澆注成自耗電極；步驟B、將步驟A澆注成的自耗電極于電渣爐中重熔精煉，重熔成電渣錠；步驟C、將步驟B的電渣錠加熱鍛造制成鋼棒，步驟及工藝參數(shù)如下：將鋼棒加熱至1200～1220℃，保溫30小時后爐冷至1150～1170℃保溫2～3小時，開始鍛造；步驟D、將步驟C的鋼棒鍛后空冷至室溫；步驟E、將步驟D的鋼棒表面處理，對成品鋼棒表面進行車光處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設(shè)計要求，制得成品鋼棒；步驟F、將步驟E的成品鋼棒上取樣檢驗力學(xué)性能，進行對應(yīng)的力學(xué)性能試驗。優(yōu)選的，所述步驟F的力學(xué)性能試驗如下：1)試樣熱處理，首先，將成品鋼棒放置在溫度為1080±10℃，保溫8.5h后進行空冷，然后將成品鋼棒放置在溫度為750±5℃，保溫16.5h后空冷；2)拉伸試驗，將步驟1)中的成品鋼棒放置在室溫(20℃)下進行拉伸，其抗拉強度Rm≥1060Mpa、屈服強度Rm≥735Mpa、伸長率A≥16.0％、斷面收縮率Z≥18.0％、沖擊試驗Aku≥31J；3)高溫持久性能，將步驟2)中的成品鋼棒放置在溫度為750℃，壓強為392Mpa，持久斷裂時間≥50h。優(yōu)選的，所述步驟B中的熔成電渣錠的步驟及工藝參數(shù)如下：1)、渣系：各含量的比CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝60:20:10:10(％)，使渣量為20Kg；2)、將1)中的渣系進行電解，其電壓為48V±2V，電流為6000±200A。本發(fā)明的有益效果是：該種Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金材料及其制備方法制備的合金材料，其力學(xué)性能為：室溫(20℃)拉伸試驗，抗拉強度Rm≥1060Mpa；屈服強度Rm≥735Mpa；伸長率A≥16.0％；斷面收縮率Z≥18.0％；沖擊試驗Aku≥31J，高溫持久性能750℃、392Mpa持久斷裂時間≥50h，使該種合金的橫向性能與縱向性能比較接近，在提高橫向性能的同時，還可以提高合金在使用過程中的耐熱性能，從而提高該種合金制造的產(chǎn)品的壽命，有良好的經(jīng)濟效益和社會效益，適合推廣使用。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一：一種Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金材料，以重量百分比％計，包括C：0.02％～0.06％、Cr：19.00％～22.00％、Al：0.75％～1.15％、Ti：2.50％～3.00％、Nb：1.30％～1.70％、Mg：0.001％～0.010％、Zr：0.010％～0.10％以及余量Ni和不可避免的雜質(zhì)；其制備方法，步驟如下：步驟A、取所需元素于真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度1450～1460℃；在熔煉過程中調(diào)節(jié)各元素的含量，使其重量比符合設(shè)計要求，溶液澆注成自耗電極；步驟B、將步驟A澆注成的自耗電極于電渣爐中重熔精煉，重熔成電渣錠；步驟C、將步驟B的電渣錠加熱鍛造制成鋼棒，步驟及工藝參數(shù)如下：將鋼棒加熱至1200～1220℃，保溫30小時后爐冷至1150～1170℃保溫2～3小時，開始鍛造；步驟D、將步驟C的鋼棒鍛后空冷至室溫；步驟E、將步驟D的鋼棒表面處理，對成品鋼棒表面進行車光處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設(shè)計要求，制得成品鋼棒；步驟F、將步驟E的成品鋼棒上取樣檢驗力學(xué)性能，進行對應(yīng)的力學(xué)性能試驗。所述步驟F的力學(xué)性能試驗如下：1)試樣熱處理，首先，將成品鋼棒放置在溫度為1080℃，保溫8.5h后進行空冷，然后將成品鋼棒放置在溫度為750℃，保溫16.5h后空冷；2)拉伸試驗，將步驟1)中的成品鋼棒放置在室溫(20℃)下進行拉伸，其抗拉強度Rm≥1060Mpa、屈服強度Rm≥735Mpa、伸長率A≥16.0％、斷面收縮率Z≥18.0％、沖擊試驗Aku≥31J；3)高溫持久性能，將步驟2)中的成品鋼棒放置在溫度為750℃，壓強為392Mpa，持久斷裂時間≥50h。所述雜質(zhì)為：以重量百分比％計，F(xiàn)e≤1.50％、P≤0.015％、B≤0.010％、S≤0.007％、Ce≤0.01％、Cu≤0.07％、Si≤0.65％、Mn≤0.35％。所述步驟B中的熔成電渣錠的步驟及工藝參數(shù)如下：1)、渣系：各含量的比CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝60:20:10:10(％)，使渣量為20Kg；2)、將1)中的渣系進行電解，其電壓為48V，電流為6000A。實施例二：一種Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金材料，以重量百分比％計，包括C：0.02％～0.06％、Cr：19.00％～22.00％、Al：0.75％～1.15％、Ti：2.50％～3.00％、Nb：1.30％～1.70％、Mg：0.001％～0.010％、Zr：0.010％～0.10％以及余量Ni和不可避免的雜質(zhì)；其制備方法，步驟如下：步驟A、取所需元素于真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度1450～1460℃；在熔煉過程中調(diào)節(jié)各元素的含量，使其重量比符合設(shè)計要求，溶液澆注成自耗電極；步驟B、將步驟A澆注成的自耗電極于電渣爐中重熔精煉，重熔成電渣錠；步驟C、將步驟B的電渣錠加熱鍛造制成鋼棒，步驟及工藝參數(shù)如下：將鋼棒加熱至1200～1220℃，保溫30小時后爐冷至1150～1170℃保溫2～3小時，開始鍛造；步驟D、將步驟C的鋼棒鍛后空冷至室溫；步驟E、將步驟D的鋼棒表面處理，對成品鋼棒表面進行車光處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設(shè)計要求，制得成品鋼棒；步驟F、將步驟E的成品鋼棒上取樣檢驗力學(xué)性能，進行對應(yīng)的力學(xué)性能試驗。所述步驟F的力學(xué)性能試驗如下：1)試樣熱處理，首先，將成品鋼棒放置在溫度為1070℃，保溫8.5h后進行空冷，然后將成品鋼棒放置在溫度為745℃，保溫16.5h后空冷；2)拉伸試驗，將步驟1)中的成品鋼棒放置在室溫(20℃)下進行拉伸，其抗拉強度Rm≥1060Mpa、屈服強度Rm≥735Mpa、伸長率A≥16.0％、斷面收縮率Z≥18.0％、沖擊試驗Aku≥31J；3)高溫持久性能，將步驟2)中的成品鋼棒放置在溫度為750℃，壓強為392Mpa，持久斷裂時間≥50h。所述雜質(zhì)為：以重量百分比％計，F(xiàn)e≤1.50％、P≤0.015％、B≤0.010％、S≤0.007％、Ce≤0.01％、Cu≤0.07％、Si≤0.65％、Mn≤0.35％。所述步驟B中的熔成電渣錠的步驟及工藝參數(shù)如下：1)、渣系：各含量的比CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝60:20:10:10(％)，使渣量為20Kg；2)、將1)中的渣系進行電解，其電壓為50V，電流為6200A。實施例三：一種Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金材料，以重量百分比％計，包括C：0.02％～0.06％、Cr：19.00％～22.00％、Al：0.75％～1.15％、Ti：2.50％～3.00％、Nb：1.30％～1.70％、Mg：0.001％～0.010％、Zr：0.010％～0.10％以及余量Ni和不可避免的雜質(zhì)；其制備方法，步驟如下：步驟A、取所需元素于真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度1450～1460℃；在熔煉過程中調(diào)節(jié)各元素的含量，使其重量比符合設(shè)計要求，溶液澆注成自耗電極；步驟B、將步驟A澆注成的自耗電極于電渣爐中重熔精煉，重熔成電渣錠；步驟C、將步驟B的電渣錠加熱鍛造制成鋼棒，步驟及工藝參數(shù)如下：將鋼棒加熱至1200～1220℃，保溫30小時后爐冷至1150～1170℃保溫2～3小時，開始鍛造；步驟D、將步驟C的鋼棒鍛后空冷至室溫；步驟E、將步驟D的鋼棒表面處理，對成品鋼棒表面進行車光處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設(shè)計要求，制得成品鋼棒；步驟F、將步驟E的成品鋼棒上取樣檢驗力學(xué)性能，進行對應(yīng)的力學(xué)性能試驗。所述步驟F的力學(xué)性能試驗如下：1)試樣熱處理，首先，將成品鋼棒放置在溫度為1090℃，保溫8.5h后進行空冷，然后將成品鋼棒放置在溫度為755℃，保溫16.5h后空冷；2)拉伸試驗，將步驟1)中的成品鋼棒放置在室溫(20℃)下進行拉伸，其抗拉強度Rm≥1060Mpa、屈服強度Rm≥735Mpa、伸長率A≥16.0％、斷面收縮率Z≥18.0％、沖擊試驗Aku≥31J；3)高溫持久性能，將步驟2)中的成品鋼棒放置在溫度為750℃，壓強為392Mpa，持久斷裂時間≥50h。所述雜質(zhì)為：以重量百分比％計，F(xiàn)e≤1.50％、P≤0.015％、B≤0.010％、S≤0.007％、Ce≤0.01％、Cu≤0.07％、Si≤0.65％、Mn≤0.35％。所述步驟B中的熔成電渣錠的步驟及工藝參數(shù)如下：1)、渣系：各含量的比CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝60:20:10:10(％)，使渣量為20Kg；2)、將1)中的渣系進行電解，其電壓為46V±2V，電流為5800A。根據(jù)實施例一、實施例二和實施例三制備的高溫合金材料，經(jīng)高溫拉伸試驗，結(jié)果表明其力學(xué)性能完全達到設(shè)計要求，試驗結(jié)果如表一所示：表一：室溫拉伸試驗數(shù)據(jù)RmRp0.2AZAKUMpaMpa％％J109077518.021.035/37109678117.520.539/37110679516.519.034/32108976318.521.541/36用本材料制造的航空發(fā)動機渦輪盤部件，能夠滿足其工作環(huán)境的使用要求。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。當(dāng)前第1頁1 2 3