本發(fā)明涉及一種合金材料及其制備方法，具體為一種高溫合金材料及其制備方法，屬于合金材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在航空技術(shù)領(lǐng)域，航空發(fā)動機(jī)的熱部件中，葉片材料的使用條件最為苛刻。渦輪葉片是燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵部件，為了提高發(fā)動機(jī)的效率，必須不斷提高渦輪燃?xì)膺M(jìn)口溫度。一般葉身部分的溫度達(dá)650℃以上，甚至高達(dá)980℃，葉根部分的溫度也高達(dá)700℃以上。而且渦輪葉片承受氣動力和離心力的作用，產(chǎn)生拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，同時(shí)燃?xì)饬鞯母咚倜}沖，使葉片產(chǎn)生震動應(yīng)力。葉身部分承受的拉應(yīng)力平均為140Mpa，葉根部分承受的拉應(yīng)力達(dá)280Mpa以上，因此葉片材料要有足夠的高溫拉伸強(qiáng)度、持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度，此外還要有良好的機(jī)械疲勞、熱疲勞性能、抗氧化性能、抗熱腐蝕性能和一定的塑性。
而目前的渦輪葉片制備方法制取的材料強(qiáng)度低，沒有良好的斷裂韌性，在使用過程中，普通方法制造的合金材料耐溫性能差，沒有良好的力學(xué)性能，在室溫條件下，材料的抗拉強(qiáng)度小于700Mpa；屈服強(qiáng)度也小于320N/mm2；伸長率小于50％；在高溫蠕變斷裂試驗(yàn)小于103N/mm2，斷裂時(shí)間短，使材料的使用壽命短，不能滿足渦輪葉片的性能要求。
技術(shù)實(shí)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(shí)現(xiàn)上述目的，一種高溫合金材料，以重量百分比計(jì)，包括C：0.05～0.15％、Cr：20.5～23.00％、Mo：8.00～10.00％、Co：0.50～2.50％、W：0.20～1.00％、Fe：17.00～20.00％、B：0.001～0.010％、余量為Ni以及不可避免的雜質(zhì)元素；
其制備方法步驟如下：
步驟A、按上述元素組分比例稱量原料，然后進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1450～1470℃，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(jì)要求，溶液澆注成自耗電極；
步驟B、將步驟A中所得的自耗電極進(jìn)行重熔精煉，重熔成電渣錠；
步驟C、將步驟B制成的電渣錠，加熱至1170℃～1190℃，保溫3-5h；
步驟D、將步驟C保溫的電渣錠進(jìn)行鍛造，然后冷卻至室溫，再進(jìn)行表面處理，制得所需材料。
優(yōu)選的，所述雜質(zhì)，按質(zhì)量百分比計(jì)：P≤0.025％、S≤0.015％、Mn≤1.00％、Si≤1.00％、Cu≤0.50％。
優(yōu)選的，步驟A中，熔煉時(shí)在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行。
優(yōu)選的，步驟B在電渣爐中進(jìn)行。
優(yōu)選的，步驟B所述電渣重熔所用渣料，由以下質(zhì)量百分比成分組成：CaF2：70％、Al2O3：15％、CaO：10％、MgO：5％。
優(yōu)選的，步驟D中所述鍛造為小變形量、多火次方法進(jìn)行鍛造成材。
本發(fā)明的有益效果是：該種高溫合金材料高溫合金組織均勻，電渣重熔所用渣料采用合理的配比進(jìn)行加工，提高材料的純凈度，使合金材料在低溫、室溫和高溫情況下塑性和沖擊韌性增強(qiáng)，使合金材料有良好的機(jī)械疲勞、熱疲勞性能、抗氧化性能、抗熱腐蝕性能和一定的塑性，鍛造采用小變形量、多火次方法進(jìn)行鍛造成材，使渦輪葉片組織均均勻，具有優(yōu)良的斷裂韌性，通過本發(fā)明生產(chǎn)的合金材料，在室溫條件下，材料的抗拉強(qiáng)度σb≥700N/mm2；屈服強(qiáng)度σ0.2≥320N/mm2；伸長率δ5≥50％；高溫(816±3℃)蠕變斷裂試驗(yàn)≥103N/mm2、斷裂時(shí)間≥25h、伸長率δ5≥60％，滿足渦輪葉片的性能需求，有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，適合推廣使用。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)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(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
一種高溫合金材料，以重量百分比計(jì)，包括C：0.05～0.15％、Cr：20.5～23.00％、Mo：8.00～10.00％、Co：0.50～2.50％、W：0.20～1.00％、Fe、17.00～20.00％、B：0.001～0.010％、余量為Ni以及不可避免的雜質(zhì)元素；
實(shí)施例一：
步驟A、選取C：0.05％、Cr：20.5％、Mo：8.00％、Co：0.50％、W：0.20％、Fe、17.00％、B：0.001％、余量為Ni以及不可避免的雜質(zhì)元素，按照組分比例稱量原料，將稱量的原料放在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行，然后進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1450～1470℃，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(jì)要求，溶液澆注成自耗電極；
步驟B、將步驟A中所得的自耗電極進(jìn)行重熔精煉，重熔成電渣錠；
其中，重熔在電渣爐中進(jìn)行；所述電渣重熔所用渣料，由以下質(zhì)量百分比成分組成：CaF2:70％、Al2O3:15％、CaO：10％、MgO：5％；
步驟C、將步驟B制成的電渣錠，加熱至1170℃～1190℃，保溫3-5h；
步驟D、將步驟C保溫的電渣錠進(jìn)行鍛造，然后冷卻至室溫，再進(jìn)行表面處理，制得所需材料；
其中，所述鍛造為小變形量、多火次方法進(jìn)行鍛造成材。
其中，所述雜質(zhì)，按質(zhì)量百分比計(jì)：P≤0.025％、S≤0.015％、Mn≤1.00％、Si≤1.00％、Cu≤0.50％。
實(shí)施例二：
步驟A、選取C：0.15％、Cr：23.00％、Mo：10.00％、Co：2.50％、W：1.00％、Fe、20.00％、B：0.010％、余量為Ni以及不可避免的雜質(zhì)元素，按照組分比例稱量原料，將稱量的原料放在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行，然后進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1450～1470℃，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(jì)要求，溶液澆注成自耗電極；
步驟B、將步驟A中所得的自耗電極進(jìn)行重熔精煉，重熔成電渣錠；
其中，重熔在電渣爐中進(jìn)行；所述電渣重熔所用渣料，由以下質(zhì)量百分比成分組成：CaF2:70％、Al2O3:15％、CaO：10％、MgO：5％；
步驟C、將步驟B制成的電渣錠，加熱至1170℃～1190℃，保溫3-5h；
步驟D、將步驟C保溫的電渣錠進(jìn)行鍛造，然后冷卻至室溫，再進(jìn)行表面處理，制得所需材料；
其中，所述鍛造為小變形量、多火次方法進(jìn)行鍛造成材。
其中，所述雜質(zhì)，按質(zhì)量百分比計(jì)：P≤0.025％、S≤0.015％、Mn≤1.00％、Si≤1.00％、Cu≤0.50％。
實(shí)施例三：
步驟A、選取C：0.1％、Cr：22.00％、Mo：9.00％、Co：2.0％、W：0.80％、Fe、19.00％、B：0.005％，余量為Ni以及不可避免的雜質(zhì)元素；按照組分比例稱量原料，將稱量的原料放在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行，然后進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1450～1470℃，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(jì)要求，溶液澆注成自耗電極；
步驟B、將步驟A中所得的自耗電極進(jìn)行重熔精煉，重熔成電渣錠；
其中，重熔在電渣爐中進(jìn)行；所述電渣重熔所用渣料，由以下質(zhì)量百分比成分組成：CaF2:70％、Al2O3:15％、CaO：10％、MgO：5％；
步驟C、將步驟B制成的電渣錠，加熱至1170℃～1190℃，保溫3-5h；
步驟D、將步驟C保溫的電渣錠進(jìn)行鍛造，然后冷卻至室溫，再進(jìn)行表面處理，制得所需材料；
其中，所述鍛造為小變形量、多火次方法進(jìn)行鍛造成材。
其中，所述雜質(zhì)，按質(zhì)量百分比計(jì)：P≤0.025％、S≤0.015％、Mn≤1.00％、Si≤1.00％、Cu≤0.50％。
根據(jù)實(shí)施例一、實(shí)施例二和實(shí)施例三制備的高溫合金材料，組織均勻，電渣重熔所用渣料采用合理的配比進(jìn)行加工，提高材料的純凈度，使合金材料在低溫、室溫和高溫情況下塑性和沖擊韌性增強(qiáng)，使合金材料有良好的機(jī)械疲勞、熱疲勞性能、抗氧化性能、抗熱腐蝕性能和一定的塑性，鍛造采用小變形量、多火次方法進(jìn)行鍛造成材，使渦輪葉片組織均均勻，具有優(yōu)良的斷裂韌性，通過本發(fā)明生產(chǎn)的合金材料，在室溫條件下，材料的抗拉強(qiáng)度σb≥700N/mm2；屈服強(qiáng)度σ0.2≥320N/mm2；伸長率δ5≥50％；高溫(816±3℃)蠕變斷裂試驗(yàn)≥103N/mm2、斷裂時(shí)間≥25h、伸長率δ5≥60％，滿足渦輪葉片的性能需求。
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(shí)施例的細(xì)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(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)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(biāo)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(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)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(shí)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(shí)施方式。