权利要求
1.
镍基高温合金专用链条材料，其特征在于，其由以下质量比成分组成：
镍Ni，质量比为50.0-58.5份;
铬Cr，质量比为14.0-17.0份;
钛Ti，质量比为0.8-1.5份;
钽Ta，质量比为3.0-3.8份;
铌Nb，质量比为1.7-2.3份;
钼Mo，质量比为5.0-5.8份;
钨W，质量比为4.7-5.5份;
碳C，质量比为0.05-0.09份;
硼B，质量比为0.005-0.015份;
锆Zr，质量比为0.03-0.08份。
2.根据权利要求1所述的镍基高温合金专用链条材料，其特征在于，所述铝与钛粉碎为10-20mm的块状，然后300℃烘烤2h除湿;
所述钽与铌线切割为30×30的片状;
所述硼与锆干燥后真空封装;
所述钼与钨为纯度大于99.95%的金属块，使用前进行酸洗去除氧化皮。
3.镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其用于加工权利要求1或2所述的镍基高温合金专用链条材料，其特征在于，包括以下步骤：
S1：真空感应熔炼，将原料按照：底层铺Ni板→叠加Mo、W块→中间层放置Ni-Al-Ti中间合金→顶层覆盖Cr、Co纯金属的顺序放入熔炼炉内，然后将炉内抽真空后进行熔炼;
S2：电渣重熔，配备熔渣，通过4KA电流的起弧电流进行起弧，熔滴形成后将电流升高至9KA，收尾电流降至5KA;
S3：均质化处理，对熔炼后的原料分别进行阶梯升温、高温处理和强制冷却操作，实现均质化;
S4：热机械加工，对均质化的原料坯料进行锻造处理;
S5：固溶处理，将锻造后的坯料进行再次加热和冷却处理。
4.根据权利要求3所述的镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其特征在于，所述S1步骤中，炉内真空度抽至气压低于0.08Pa，并且在熔炼末期时插入石墨棒进行碳含量微调。
5.根据权利要求3所述的镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其特征在于，所述S2步骤中，熔渣包括氟化钙、
氧化铝和氧化钙，其质量比为：氟化钙60份-75份、氧化铝15份-25份和氧化钙5份-15份。
6.根据权利要求3所述的镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其特征在于，所述S3步骤中，阶梯升温的逻辑为：
S31：首先升温至650±10摄氏度，保温1h消除应力;
S32：继续升温至950-980摄氏度，保温2h使碳化物溶解;
S33：最后升温至1150摄氏度，保温4h进行初始均匀化。
7.根据权利要求3所述的镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其特征在于，所述S3步骤中，高温处理的温度为1200摄氏度，高温保温时间为8h，炉内通入氩气使得氧气浓度含量≤10ppm。
8.根据权利要求3所述的镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其特征在于，所述S3步骤中，强制冷却采用高压氩气喷吹冷却，冷却速率≥80℃/min。
9.根据权利要求3所述的镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其特征在于，所述S4步骤，其包括以下步骤：
S41：锻前加热，将锻件放入加热炉进行三段加热;
S42：多向锻造，先将锻件进行轴向墩粗，使其变形量为35%后再进行径向拔长，直至变形量达到30%后结束。
10.根据权利要求9所述的镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其特征在于，所述S41步骤中，三段式加热分别为：
预测段：850摄氏度保温1h;
升温段，1050摄氏度保温0.5h;
均热段，1180摄氏度保温2h。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及链条材料领域，尤其涉及镍基高温合金专用链条材料及生产工艺。
背景技术
[0002]目前高温传动链条普遍采用镍基合金制造(如GH4169、Rene41等)，其在650-800℃环境下虽具一定耐热性，但在航空航天发动机涡轮间隙控制等超高温场景(≥850℃)服役时，链条易发生高温蠕变断裂及疲劳失效。究其根源，现有固溶+时效工艺对γ'强化相(Ni3Al)的控制存在根本性缺陷：单级时效处理难以兼顾高体积分数(>40%)与纳米级均匀性(50-90nm)的协同要求——当提高时效温度以增加γ'相体积分数时，原子扩散速率激增导致相尺寸失控粗化(>120nm)，造成位错切割机制失效;若降低温度维持细小γ'相，则过饱和度不足导致体积分数骤降至35%以下，显著削弱高温持久强度。
[0003]现有技术针对上述问题，采用三段式时效试图改善，但因缺乏阶梯控温与精准冷速配合，仍无法突破γ'相"高分数-小尺寸"矛盾体，致使高温链条发生沿晶开裂，成为制约超高温传动系统可靠性提升的瓶颈性难题
为此，本发明提出镍基高温合金专用链条材料及生产工艺。
发明内容
[0004]本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的镍基高温合金专用链条材料及生产工艺。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
镍基高温合金专用链条材料，其由以下质量比成分组成：
镍Ni，质量比为50.0-58.5份;
铬Cr，质量比为14.0-17.0份;
钴Co，质量比为11.0-13.0份;
铝Al，质量比为5.0-6.3份;
钛Ti，质量比为0.8-1.5份;
钽Ta，质量比为3.0-3.8份;
铌Nb，质量比为1.7-2.3份;
钼Mo，质量比为5.0-5.8份;
钨W，质量比为4.7-5.5份;
碳C，质量比为0.05-0.09份;
硼B，质量比为0.005-0.015份;
锆Zr，质量比为0.03-0.08份。
[0006]优选地：所述铝与钛粉碎为10-20mm的块状，然后300℃烘烤2h除湿;
所述钽与铌线切割为30×30的片状;
所述硼与锆干燥后真空封装;
所述钼与钨为纯度大于99.95%的金属块，使用前进行酸洗去除氧化皮。
[0007]镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，包括以下步骤：
S1：真空感应熔炼，将原料按照：底层铺Ni板→叠加Mo、W块→中间层放置Ni-Al-Ti中间合金→顶层覆盖Cr、Co纯金属的顺序放入熔炼炉内，然后将炉内抽真空后进行熔炼;
S2：电渣重熔，配备熔渣，通过4KA电流的起弧电流进行起弧，熔滴形成后将电流升高至9KA，收尾电流降至5KA;
S3：均质化处理，对熔炼后的原料分别进行阶梯升温、高温处理和强制冷却操作，实现均质化;
S4：热机械加工，对均质化的原料坯料进行锻造处理;
S5：固溶处理，将锻造后的坯料进行再次加热和冷却处理。
[0008]优选地：所述S1步骤中，炉内真空度抽至气压低于0.08Pa，并且在熔炼末期时插入石墨棒进行碳含量微调。
[0009]优选地：所述S2步骤中，熔渣包括氟化钙、氧化铝和氧化钙，其质量比为：氟化钙60份-75份、氧化铝15份-25份和氧化钙5份-15份。
[0010]优选地：所述S3步骤中，阶梯升温的逻辑为：
S31：首先升温至650±10摄氏度，保温1h消除应力;
S32：继续升温至950-980摄氏度，保温2h使碳化物溶解;
S33：最后升温至1150摄氏度，保温4h进行初始均匀化。
[0011]优选地：所述S3步骤中，高温处理的温度为1200摄氏度，高温保温时间为8h，炉内通入氩气使得氧气浓度含量≤10ppm。
[0012]优选地：所述S3步骤中，强制冷却采用高压氩气喷吹冷却，冷却速率≥80℃/min。
[0013]优选地：所述S4步骤，其包括以下步骤：
S41：锻前加热，将锻件放入加热炉进行三段加热;
S42：多向锻造，先将锻件进行轴向墩粗，使其变形量为35%后再进行径向拔长，直至变形量达到30%后结束。
[0014]优选地：所述S41步骤中，三段式加热分别为：
预测段：850摄氏度保温1h;
升温段，1050摄氏度保温0.5h;
均热段，1180摄氏度保温2h。
[0015]本发明的有益效果为：
本发明通过双级时效的阶跃式相变控制，在γ'相体积分数提升的同时，仍将其尺寸精准约束于强化最优区间，既保障位错绕行阻力最大化，又避免尺寸粗化导致的强度衰减，使链条高温抗蠕变性能实现阶跃式突破。
附图说明
[0016]图1为本发明提出的镍基高温合金专用链条材料的生产工艺流程图。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
[0018]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0019]实施例1：
镍基高温合金专用链条材料，其由以下质量比成分组成：
镍Ni，质量比为50.0份，其为基体元素，形成稳定γ奥氏体基体;
铬Cr，质量比为14.0份，其形成氧化铬氧化层，提高抗氧化性;
钴Co，质量比为11.0份，替代Ni增强γ'相固溶温度，提高高温强度;
铝Al，质量比为5.0份，其形成γ'强化相Ni3Al核心;
钛Ti，质量比为0.8份，其参与形成Ni3(Al、Ti)强化相，辅助γ'相析出;
钽Ta，质量比为3.0份，其形成MC型碳化物(TaC)，阻遏位错运动;
铌Nb，质量比为1.7份，其形成稳定碳氮化物(NbC)，强化晶界;
钼Mo，质量比为5.0份，其固溶强化元素，提高基体强度;
钨W，质量比为4.7份，其降低位错攀移速率，抑制高温蠕变;
碳C，质量比为0.05份，其促进MC碳化物析出(如TaC、NbC);
硼B，质量比为0.005份，其偏聚晶界形成M3B2硼化物(M代表金属)，抑制晶界滑移;
锆Zr，质量比为0.03份，其固定硫元素形成ZrS2，避免FeS热脆。
[0020]所述铝与钛粉碎为10-20mm的块状，然后300℃烘烤2h除湿。
[0021]所述钽与铌线切割为30×30的片状。
[0022]所述硼与锆干燥后真空封装。
[0023]所述钼与钨为纯度大于99.95%的金属块，使用前进行酸洗去除氧化皮。
[0024]实施例2：
镍基高温合金专用链条材料，其由以下质量比成分组成：
镍Ni，质量比为58.5份，其为基体元素，形成稳定γ奥氏体基体;
铬Cr，质量比为17.0份，其形成氧化铬氧化层，提高抗氧化性;
钴Co，质量比为13.0份，替代Ni增强γ'相固溶温度，提高高温强度;
铝Al，质量比为6.3份，其形成γ'强化相Ni3Al核心;
钛Ti，质量比为1.5份，其参与形成Ni3(Al、Ti)强化相，辅助γ'相析出;
钽Ta，质量比为3.8份，其形成MC型碳化物(TaC)，阻遏位错运动;
铌Nb，质量比为2.3份，其形成稳定碳氮化物(NbC)，强化晶界;
钼Mo，质量比为5.8份，其固溶强化元素，提高基体强度;
钨W，质量比为5.5份，其降低位错攀移速率，抑制高温蠕变;
碳C，质量比为0.09份，其促进MC碳化物析出(如TaC、NbC);
硼B，质量比为0.015份，其偏聚晶界形成M3B2硼化物(M代表金属)，抑制晶界滑移;
锆Zr，质量比为0.08份，其固定硫元素形成ZrS2，避免FeS热脆。
[0025]所述铝与钛粉碎为10-20mm的块状，然后300℃烘烤2h除湿。
[0026]所述钽与铌线切割为30×30的片状。
[0027]所述硼与锆干燥后真空封装。
[0028]所述钼与钨为纯度大于99.95%的金属块，使用前进行酸洗去除氧化皮。
[0029]实施例3：
镍基高温合金专用链条材料，其由以下质量比成分组成：
镍Ni，质量比为55.2份，其为基体元素，形成稳定γ奥氏体基体;
铬Cr，质量比为15.5份，其形成氧化铬氧化层，提高抗氧化性;
钴Co，质量比为12.3份，替代Ni增强γ'相固溶温度，提高高温强度;
铝Al，质量比为5.7份，其形成γ'强化相Ni3Al核心;
钛Ti，质量比为0.2份，其参与形成Ni3(Al、Ti)强化相，辅助γ'相析出;
钽Ta，质量比为3.5份，其形成MC型碳化物(TaC)，阻遏位错运动;
铌Nb，质量比为2.0份，其形成稳定碳氮化物(NbC)，强化晶界;
钼Mo，质量比为5.4份，其固溶强化元素，提高基体强度;
钨W，质量比为5..1份，其降低位错攀移速率，抑制高温蠕变;
碳C，质量比为0.07份，其促进MC碳化物析出(如TaC、NbC);
硼B，质量比为0.01份，其偏聚晶界形成M3B2硼化物(M代表金属)，抑制晶界滑移;
锆Zr，质量比为0.05份，其固定硫元素形成ZrS2，避免FeS热脆。
[0030]所述铝与钛粉碎为10-20mm的块状，然后300℃烘烤2h除湿。
[0031]所述钽与铌线切割为30×30的片状。
[0032]所述硼与锆干燥后真空封装。
[0033]所述钼与钨为纯度大于99.95%的金属块，使用前进行酸洗去除氧化皮。
[0034]实施例4：
镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其包括以下步骤：
S1：真空感应熔炼，将原料按照：底层铺Ni板→叠加Mo、W块→中间层放置Ni-Al-Ti中间合金→顶层覆盖Cr、Co纯金属的顺序放入熔炼炉内，然后将炉内抽真空后进行熔炼;
S2：电渣重熔，配备熔渣，通过4KA电流的起弧电流进行起弧，熔滴形成后将电流升高至9KA，收尾电流降至5KA;
S3：均质化处理，对熔炼后的原料分别进行阶梯升温、高温处理和强制冷却操作，实现均质化;
S4：热机械加工，对均质化的原料坯料进行锻造处理;
S5：固溶处理，将锻造后的坯料进行再次加热和冷却处理。
[0035]实施例5：
镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其包括以下步骤：
S1：真空感应熔炼，将原料按照：底层铺Ni板→叠加Mo、W块→中间层放置Ni-Al-Ti中间合金→顶层覆盖Cr、Co纯金属的顺序放入熔炼炉内，然后将炉内抽真空后进行熔炼;
S2：电渣重熔，配备熔渣，通过4KA电流的起弧电流进行起弧，熔滴形成后将电流升高至9KA，收尾电流降至5KA;
S3：均质化处理，对熔炼后的原料分别进行阶梯升温、高温处理和强制冷却操作，实现均质化;
S4：热机械加工，对均质化的原料坯料进行锻造处理;
S5：固溶处理，将锻造后的坯料进行再次加热和冷却处理。
[0036]所述S1步骤中，炉内真空度抽至气压低于0.08Pa，并且在熔炼末期时插入石墨棒进行碳含量微调。
[0037]实施例6：
镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其包括以下步骤：
S1：真空感应熔炼，将原料按照：底层铺Ni板→叠加Mo、W块→中间层放置Ni-Al-Ti中间合金→顶层覆盖Cr、Co纯金属的顺序放入熔炼炉内，然后将炉内抽真空后进行熔炼;
S2：电渣重熔，配备熔渣，通过4KA电流的起弧电流进行起弧，熔滴形成后将电流升高至9KA，收尾电流降至5KA;
S3：均质化处理，对熔炼后的原料分别进行阶梯升温、高温处理和强制冷却操作，实现均质化;
S4：热机械加工，对均质化的原料坯料进行锻造处理;
S5：固溶处理，将锻造后的坯料进行再次加热和冷却处理。
[0038]所述S1步骤中，炉内真空度抽至气压低于0.08Pa，并且在熔炼末期时插入石墨棒进行碳含量微调。
[0039]所述S2步骤中，熔渣包括氟化钙、氧化铝和氧化钙，其质量比为：氟化钙60份、氧化铝15份和氧化钙5份。
[0040]实施例7：
镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其包括以下步骤：
S1：真空感应熔炼，将原料按照：底层铺Ni板→叠加Mo、W块→中间层放置Ni-Al-Ti中间合金→顶层覆盖Cr、Co纯金属的顺序放入熔炼炉内，然后将炉内抽真空后进行熔炼;
S2：电渣重熔，配备熔渣，通过4KA电流的起弧电流进行起弧，熔滴形成后将电流升高至9KA，收尾电流降至5KA;
S3：均质化处理，对熔炼后的原料分别进行阶梯升温、高温处理和强制冷却操作，实现均质化;
S4：热机械加工，对均质化的原料坯料进行锻造处理;
S5：固溶处理，将锻造后的坯料进行再次加热和冷却处理。
[0041]所述S1步骤中，炉内真空度抽至气压低于0.08Pa，并且在熔炼末期时插入石墨棒进行碳含量微调。
[0042]所述S2步骤中，熔渣包括氟化钙、氧化铝和氧化钙，其质量比为：氟化钙75份、氧化铝25份和氧化钙15份。
[0043]实施例8：
镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其包括以下步骤：
S1：真空感应熔炼，将原料按照：底层铺Ni板→叠加Mo、W块→中间层放置Ni-Al-Ti中间合金→顶层覆盖Cr、Co纯金属的顺序放入熔炼炉内，然后将炉内抽真空后进行熔炼;
S2：电渣重熔，配备熔渣，通过4KA电流的起弧电流进行起弧，熔滴形成后将电流升高至9KA，收尾电流降至5KA;
S3：均质化处理，对熔炼后的原料分别进行阶梯升温、高温处理和强制冷却操作，实现均质化;
S4：热机械加工，对均质化的原料坯料进行锻造处理;
S5：固溶处理，将锻造后的坯料进行再次加热和冷却处理。
[0044]所述S1步骤中，炉内真空度抽至气压低于0.08Pa，并且在熔炼末期时插入石墨棒进行碳含量微调。
[0045]所述S2步骤中，熔渣包括氟化钙、氧化铝和氧化钙，其质量比为：氟化钙67.5份、氧化铝20份和氧化钙10份。
[0046]实施例9：
量微调。
[0047]所述S2步骤中，熔渣包括氟化钙、氧化铝和氧化钙，其质量比为：氟化钙60份-75份、氧化铝15份-25份和氧化钙5份-15份。
[0048]所述S3步骤中，阶梯升温的逻辑为：
S31：首先升温至650±10摄氏度，保温1h消除应力;
S32：继续升温至950-980摄氏度，保温2h使碳化物溶解;
S33：最后升温至1150摄氏度，保温4h进行初始均匀化。
[0049]所述S3步骤中，高温处理的温度为1200摄氏度，高温保温时间为8h，炉内通入氩气使得氧气浓度含量≤10ppm。
[0050]所述S3步骤中，强制冷却采用高压氩气喷吹冷却，冷却速率≥80℃/min。
[0051]实施例10：
镍基高温合金专用链条材料的生产工艺，其包括以下步骤：
S1：真空感应熔炼，将原料按照：底层铺Ni板→叠加Mo、W块→中间层放置Ni-Al-Ti中间合金→顶层覆盖Cr、Co纯金属的顺序放入熔炼炉内，然后将炉内抽真空后进行熔炼;
S2：电渣重熔，配备熔渣，通过4KA电流的起弧电流进行起弧，熔滴形成后将电流升高至9KA，收尾电流降至5KA;
S3：均质化处理，对熔炼后的原料分别进行阶梯升温、高温处理和强制冷却操作，实现均质化;
S4：热机械加工，对均质化的原料坯料进行锻造处理;
S5：固溶处理，将锻造后的坯料进行再次加热和冷却处理。
[0052]所述S1步骤中，炉内真空度抽至气压低于0.08Pa，并且在熔炼末期时插入石墨棒进行碳含量微调。
[0053]所述S2步骤中，熔渣包括氟化钙、氧化铝和氧化钙，其质量比为：氟化钙60份-75份、氧化铝15份-25份和氧化钙5份-15份。
[0054]所述S3步骤中，阶梯升温的逻辑为：
S31：首先升温至650±10摄氏度，保温1h消除应力;
S32：继续升温至950-980摄氏度，保温2h使碳化物溶解;
S33：最后升温至1150摄氏度，保温4h进行初始均匀化。
[0055]所述S3步骤中，高温处理的温度为1200摄氏度，高温保温时间为8h，炉内通入氩气使得氧气浓度含量≤10ppm。
[0056]所述S3步骤中，强制冷却采用高压氩气喷吹冷却，冷却速率≥80℃/min。
[0057]所述S4步骤，其包括以下步骤：
S41：锻前加热，将锻件放入加热炉进行三段加热;
S42：多向锻造，先将锻件进行轴向墩粗，使其变形量为35%后再进行径向拔长，直至变形量达到30%后结束。
[0058]所述S41步骤中，三段式加热分别为：
预测段：850摄氏度保温1h;
升温段，1050摄氏度保温0.5h;
均热段，1180摄氏度保温2h。
[0059]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
说明书附图(1)
声明：
“镍基高温合金专用链条材料及生产工艺” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：南通新兴特种金属材料有限公司
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