本發明專利技術涉及由合金制成的部件，所述合金包含少于約0.04重量％的碳、約0.0到約0.2重量％的錳、約0.0到約0.25重量％的硅、約0.0到約0.015重量％的磷、約0.0到約0.015重量％的硫、約20.0到約23.0重量％的鉻、約8.5％到約9.5重量％的鉬、約3.25到約4重量％的鈮、約0.0到約0.05重量％的鉭、約0.2到約0.4重量％的鈦、約0.15到約0.3重量％的鋁、約3.0到約4.5重量％的鐵，且余部為鎳。該合金可能隨后經歷熱處理持續，諸如在低于約982℃的溫度退火且持續時間少于約1小時，并在介于約538℃到760℃的溫度老化且持續時間至多約100小時。也公開了處理合金的方法。
【技術實現步驟摘要】
具有改進的機械性能的NiCrMoNb合金相關申請的交叉引用本申請是2009年5月6日提交、名為具有改進的機械性能的NiCrMoNb合金的美國申請序號12/436，194的部分繼續申請。本申請根據35U. S. C. §120要求申請日的優先權，且所述美國申請的整體通過引用結合到本文中。
技術介紹
本專利技術的實施方案涉及到改進的鎳-鉻-銷-鈮(NiCrMoNb)合金。具體地，實施方案涉及到這種改進的NiCrMoNb合金，以及它在廣泛范圍的先進汽輪機部件中的應用，包括但不限于，葉片(bucket)和噴嘴。汽輪機組件中使用的部件通常由鎳-鉻、馬氏體或奧氏體合金構成。這些合金具有良好的高強度和抗腐蝕特性，這使它們在工業發電應用中受到歡迎。另外，它們通常具有高的極限拉伸、屈服和蠕變斷裂強度，使它們在應用中長時間段內的持續使用成為可能?！辖?25"是具有許多工業汽輪機應用所期望性質的鎳-鉻基合金的實例。 合金625的組成可略微變化，其中一個特別制造者的組成規格以重量百分數計為，最少 58. O % 11,20. 0-23. 0% 鉻、最多 5. 0% 鐵、8. 0-10· 0% 鉬、約 3. 15-4. 15% 鈮、最多 0. 10% 碳、最多0. 50%錳、最多0. 50%硅、最多0. 015%磷、最多0. 015%硫、最多0. 40%鋁、最多 0. 40%鈦，以及最多1.0%鈷。在過去幾年，汽輪機技術的許多發展已經成熟，這產生了特征為進口溫度超過 1050° F的下一代汽輪機組件。由于與先進汽輪機組件相關的升高的溫度，早期階段汽輪機的葉片和噴嘴部件特別容易故障。另外，在聯合循環淡化裝置中，渦輪機級在早期潮濕區域高負荷運行，且在低負荷使用下高溫運行。在這些渦輪潮濕線路條件下，對于點蝕、強度退化和應力腐蝕裂紋的優良抵抗力的要求是明顯的。這種廣泛范圍的挑戰性環境給合金現用于汽輪機部件提供了獨特的阻礙。氯化鈉、酸和腐蝕性沉積物引起的退化一直是汽輪機葉片應用中通常使用的馬氏體不銹鋼合金的重大憂慮。另外，現有的馬氏體不銹鋼輪葉(blading)合金在溫度超過 1050° F的應用中的使用是不理想的。低溫抗腐蝕合金，諸如Ti-6A1-4V，因其工作溫度接近1000° F而不推薦。因此，雖然許多合金可用于解決渦輪機級的某些部分中存在的狀況， 它們最終可能要求在渦輪機組件的其他區域中的設計做出妥協，這將影響部件的可靠性。熱處理是用于改變和提高化合物冶金性能的方法。這些方法通常用于改變合金的特性。這些改變通過諸如退火、沉淀硬化、老化和淬火的過程完成，其最后結果是化合物機械性能的提高。對化合物施以這些外部應激源時，其微觀結構被改變以符合所期待的指定的設計特性。由于下一代汽輪機以挑戰與汽輪機葉片和噴嘴應用相關的環境為特色，組件可獲益于經熱處理的鎳基合金的使用。因此，具有優良的抗腐蝕性和承受高溫環境應激源能力的結合的熱處理合金可能是合意的。專利技術概述本專利技術的實施方案包括通過以下方法形成的部件，其將合金在低于約982°C的溫度退火，且持續時間少于約1小時，該合金包含少于約0. 04重量％的碳、約0. 0到約0. 2重量％的錳、約0. 0到約0. 25重量％的硅、約0. 0到約0. 015重量％的磷、約0. 0到約0. 015 重量％的硫、約20. 0到約23. 0重量％的鉻、約8. 5到約9. 5重量％的鉬、約3. 25到約4重量％的鈮、約0. 0到約0. 05重量％的鉭、約0. 2到約0. 4重量％的鈦、約0. 15到約0. 3重量％的鋁、約3. 0到約4. 5重量％的鐵，且余部為鎳。該方法也包括將合金在約538°C到 760°C的溫度老化，且持續時間至多約100小時。本專利技術的另一實施方案包括可應用于汽輪機部件的處理合金的方法，該方法包括將合金在約538°C到約760°C的溫度老化，持續時間少于約100小時，該合金包含少于約 0. 04重量％的碳、約0. 0到約0. 2重量％的錳、約0. 0到約0. 25重量％的硅、約0. 0到約 0. 015重量％的磷、約0. 0到約0. 015重量％的硫、約20. 0到約23. 0重量％的鉻、約8. 5到約9. 5重量％的鉬、約3. 25到約4重量％的鈮、約0. 0到約0. 05重量％的鉭、約0. 2到約 0. 4重量％的鈦、約0. 15到約0. 3重量％的鋁、約3. 0到約4. 5重量％的鐵，且余部為鎳。本專利技術的實施方案也包括另外的可應用于汽輪機部件的處理合金的方法，該方法包括提供合金，其包含約0. 015到約0. 035重量％的碳、約0. 0到約0. 2重量％的錳、約0. 0 到約0. 15重量％的硅、約0. 0到約0. 015重量％的磷、約0. 0到約0. 015重量％的硫、約 20. 0到約23. 0重量％的鉻、約8. 5到約9. 5重量％的鉬、約3. 25到約4重量％的鈮、約0. 0 到約0. 05重量％的鉭、約0. 2到約0. 4重量％的鈦、約0. 15到約0. 3重量％的鋁、約3. 0 到約4. 5重量％的鐵、約0. 0到約0. 005重量％的硼，且余部為鎳。對合金退火可能隨后在約899°C的溫度進行，且持續時間為約1小時。該方法隨后包括冷卻合金并在約677°C的溫度將其老化，且持續時間為約50小時。上述和其他特征通過以下詳細說明而例證。附圖簡述附圖說明圖1是標繪以千磅力每平方英寸(Ksi)計的極限拉伸強度(UTS)與以華氏度(F) 計的溫度的曲線圖。該曲線圖標繪了原樣的合金和經過某些熱處理后的相同合金。圖2是標繪以千磅力每平方英寸(Ksi)計的0.2%屈服強度(YS)與以華氏度(F) 計的溫度的曲線圖。該曲線圖標繪了原樣的合金和經過某些熱處理后的相同合金。圖3是說明處理合金方法的流程圖。專利技術詳述本專利技術的實施方案提供具有改進的屈服強度、蠕變和應力松弛特性以及在蒸汽中優異的抗腐蝕性能的合金。它可用于整體結合葉片(ICB，integrally coupled bucket)、 噴嘴或任何其它汽輪機部件。以下定義將應用于本文獻的整體。術語"合金625"是指通常制造的鎳-鉻基合金，其具有與本專利技術的實施方案相似的化學組成。術語"合金"是指符合本文獻中提出的組成規格的鎳-鉻基合金，在應用熱處理程序之前。術語"熱處理合金"或"ΗΤΑ"是指符合本文獻中提出的組成規格的鎳-鉻基合金，在應用熱處理程序之后。合金625是諸如工業發電、航空航天的廣泛系列應用中和核領域中使用的鎳-鉻基合金。合金625的多功能性來源于鉬和鈮在其鎳-鉻基體上的硬化效應。它與其它可用的合金替代品相比，具有高的強度和抗腐蝕性。然而，先進的渦輪機組件被強加了比最初預期更苛刻的條件。為此，當結合特殊熱處理和過程控制地應用時，發現合金625具有符合現代汽輪機組件所提出的要求的能力。已發現嚴格的化學組成(tightened chemistry)和特定的熱處理工藝過程提供一種合金，其保持變形微觀結構的臨界形態(critical aspect)，并產生伽馬雙撇)強化沉淀物(precipitate)。這些、”沉淀物在合金中構成有序鎳鈮相。本專利技術的一個實施方案中使用的合金的化學組成是最大負荷約為0.04重量％ (w/o)碳(C)、最大負本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：A·盧普勒斯庫，R·E·迪倫巴赫，R·C·施萬特，J·M·布雷斯納克，J·A·豪克，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：
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