鎳基合金熱處理，鎳基合金，和包括鎳基合金的制品的制作方法
【專利摘要】一種熱處理718型鎳基的方法，所述方法包括將718型鎳基合金加熱至熱處理溫度，并將所述合金在所述熱處理溫度下保持足以在所述鎳基合金中形成平衡或近平衡濃度的δ相晶界沉淀物和高達(dá)25重量％的總γ'相和γ"相的熱處理時(shí)間。所述718型鎳基合金為空氣冷卻的。本發(fā)明還包括含有近平衡濃度的δ相晶界沉淀物和高達(dá)25重量％的總γ'相和γ"相沉淀物的718型鎳基合金。根據(jù)本發(fā)明的合金可以包括在用于高超音速飛行器和空間飛行器的熱保護(hù)系統(tǒng)的制品中，例如，面板、蜂窩芯元件和蜂窩板。
【專利說明】鏡基合金熱處理，鏡基合金，和包括鏡基合金的制品
技術(shù)背景【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方案一般涉及熱處理鎳基合金的方法。
[0002]技術(shù)背景的描述
[0003]合金718(UNS07718)為最廣泛使用的鎳基合金之一并且一般描述于美國(guó)專利N0.3，046，108，所述專利的說明書在此通過引入整體并入本文。合金718包含示于下表范圍內(nèi)的元素組分，外加附帶雜質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于熱處理鎳基合金的方法，其包括: 將718型鎳基合金加熱至熱處理溫度范圍內(nèi)的熱處理溫度； 將所述合金在所述熱處理溫度范圍內(nèi)保持足以在所述合金的晶界處形成平衡或近平衡濃度的δ相沉淀物和在所述合金內(nèi)高達(dá)25重量％的總(相和Y 〃相的熱處理時(shí)間；以及 將所述鎳基合金冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱處理溫度范圍在比δ相沉淀的所述TTT圖的突出高20° F(11°C )的溫度至比所述TTT圖的突出低100° F(55.6°C )的溫度的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱處理時(shí)間的范圍為30分鐘至300分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述鎳基合金冷卻包括空氣冷卻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述鎳基合金冷卻包括將所述合金以不大于約.1° F/分鐘(0.560C /分鐘)的冷卻速率冷卻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述718型鎳基合金包含鎳、鉻和鐵，通過鈮強(qiáng)化，且任選地包含鋁和鈦合金添加物中的一種或更多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述718型鎳基合金包含，按重量百分比計(jì):高達(dá).0.1重量％的碳；12重量％至20重量％的鉻；高達(dá)4重量％的鑰；高達(dá)6重量％的鎢；5重量％至12重量％的鈷；6重量％至14重量％的鐵；4重量％至8重量％的銀；0.6重量％至.2.6重量％的鋁；0.4重量％至1.4重量％的鈦；0.003重量％至0.03重量％的磷；0.003重量％至0.015重量％的硼；鎳；和附帶雜質(zhì)；其中鑰的重量％和鎢的重量％的總和為至少2重量且不超過8重量;招原子和欽原子的總和為2 至6 ;招原子與欽原子的比率為至少1.5 ;并且鋁原子％和鈦原子％的所述總和除以鈮原子％為0.8至1.3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述718型鎳基合金包含，按重量百分比計(jì):0重量％至約0.08重量％的碳；0重量％至約0.35重量％的錳；約0.003重量％至約0.03重量％的磷；0重量％至約0.015重量％的硫；0重量％至約0.35重量％的硅；約17重量％至約21重量％的鉻；約50重量％至約55重量％的鎳；約2.8重量％至約3.3重量％的鑰；約.4.7重量％至約5.5重量％的鈮；0重量％至約I重量％的鈷；約0.003重量％至約0.015重量％的硼；0重量％至約0.3重量％的銅；12重量％至20重量％的鐵；招；鈦；和附帶雜質(zhì)；其中鋁原子％和鈦原子％的所述總和為約2%至約6%;鋁原子％與鈦原子％的所述比率為至少約1.5 ;并且鋁原子％加上鈦原子％的所述總和除以鈮原子％等于約0.8至約1.3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述718型鎳基合金包含，按重量百分比計(jì):0.01重量％至0.05重量％的碳；高達(dá)0.35重量％的錳；高達(dá)0.035重量％的硅；0.004重量％至0.020重量％的磷；高達(dá)0.025重量％的硫；17.00重量％至21.00重量％的鉻；2.50重量％至3.10重量％的鑰；5.20重量％至5.80重量％的鈮；0.50重量％至1.00重量％的鈦；1.20重量％至1.70重量％的鋁；8.00重量％至10.00重量％的鈷；8.00重量％至.10.00重量％的鐵；0.008重量％至1.40重量％的鎢；0.003重量％至0.008重量％的硼；鎳；和附帶雜質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述718型鎳基合金包含，按重量百分比計(jì):.50.0重量％至55.0重量％的鎳；17重量％至21.0重量％的鉻；高達(dá)0.08重量％的碳；高達(dá)0.35重量％的錳；高達(dá)0.35重量％的硅；2.8重量％至3.3重量％的鑰；大于O重量％至5.5重量％的鈮和鉭，其中鈮和鉭的所述總和為4.75重量％至5.5重量％ ；0.65重量％至1.15重量％的鈦；0.20重量％至0.8重量％的鋁；高達(dá)0.006重量％的硼；鐵；和附帶雜質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述718型鎳基合金包含箔、蜂窩芯、和蜂窩板中的至少一者。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括，在將所述合金冷卻之后，將所述合金穩(wěn)定化熱處理，其中穩(wěn)定化熱處理包括: 將所述718型鎳基合金加熱至1700° F(926.7V )或更低的穩(wěn)定化熱處理溫度，其中所述熱處理溫度等于包含所述合金的制品的預(yù)期最高工作溫度；以及 將所述合金從所述穩(wěn)定化熱處理溫度冷卻。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述合金從所述穩(wěn)定化熱處理溫度冷卻包括空氣冷卻。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中將所述合金從所述穩(wěn)定化熱處理溫度冷卻包括以不大于約1° F/分鐘(0.560C /分鐘)的冷卻速率冷卻。
15.一種熱處理鎳基合金的方法，其包括: 將鎳基合金加熱至范圍為1700° F(926.7V )至1725° F(940.6V )的熱處理溫度； 將所述合金在所述熱處理溫度下保持范圍為30分鐘至300分鐘的熱處理時(shí)間；以及 將所述鎳基合金空氣冷卻。 其中所述合金包含，按重量百分比計(jì):17.00重量％至21.00重量％的鉻、2.50重量％至3.10重量％的鑰、5.20重量％至5.80重量％的鈮、0.50重量％至1.00重量％的鈦、1.20重量％至1.70重量％的鋁、8.00重量％至10.00重量％的鈷、8.00重量％至10.00重量％的鐵、0.008重量％至1.40重量％的鎢、0.003重量％至0.008重量％的硼、0.01重量％至0.05重量％的碳、高達(dá)0.35重量％的錳、高達(dá)0.035重量％的硅、0.004重量％至0.020重量％的磷、高達(dá)0.025重量％的硫、鎳、和附帶雜質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進(jìn)一步包括，在將所述鎳基合金冷卻之后，將所述鎳基合金穩(wěn)定化熱處理，其中穩(wěn)定化熱處理包括: 將所述鎳基合金加熱至穩(wěn)定化熱處理溫度，所述穩(wěn)定化熱處理溫度為包含所述鎳基合金的制品的預(yù)期最高工作溫度并且為約1700° F (926.7V )或更低；以及 將所述鎳基合金空氣冷卻。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述鎳基合金包含箔、蜂窩芯、和蜂窩板中的至少一者。
18.一種718型鎳基合金，其包含: 包括晶界的奧氏體基體； 所述晶界處平衡或近平衡濃度的δ相沉淀物；以及 高達(dá)25重量％的總Y ’相和Y 〃相沉淀物；以及 其中所述718型鎳基合金包含鎳、鉻和鐵，并且通過鈮強(qiáng)化，并且任選地包含鋁和鈦合金添加物中的一種或更多種。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的718型鎳基合金，其包含按重量百分比計(jì)，高達(dá)0.1重量％的碳、12重量％至20重量％的鉻、高達(dá)4重量％的鑰、高達(dá)6重量％的鎢、5重量％至12重量％的鈷、6重量％直至14重量％的鐵、4重量％至8重量％的銀、0.6重量％至2.6重量％的鋁、0.4重量％至1.4重量％的鈦、0.003重量％至0.03重量％的磷、0.003重量％至0.015重量％的硼、鎳、和附帶雜質(zhì)。 其中鑰的所述重量％和鎢的所述重量％的總和為至少2重量％且不超過8重量％ ； 其中招原子％和欽原子％的總和為2 至6 ； 其中鋁原子％與鈦原子％的比率為至少1.5 ;并且 其中招原子％和欽原子％的總和除以銀原子％為0.8至1.3ο
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的718型鎳基合金，其包含，按重量百分比計(jì):0重量％至約0.08重量％的碳； O重量％至約0.35重量％的錳；約0.003重量％至約0.03重量％的磷；0重量％至約0.015重量％的硫；0重量％至0.35重量％的硅；約17重量％至約21重量％的鉻；約50重量％至約55重量％的鎳；約2.8重量％直至約3.3重量％的鑰；約4.7重量％至約5.5重量％的鈮；0重量％至約I重量％的鈷；約0.003重量％至約0.015重量％的硼；O重量％至約0.3重量％的銅；12重量％至約20重量％的鐵；鋁；鈦；和附帶雜質(zhì)；其中鋁原子％和鈦原子％的所述總和為約2%至約6%;鋁原子％與鈦原子％的所述比率為至少約1.5 ;并且鋁原子％加上鈦原子％的所述總和除以鈮原子％等于約0.8至約1.3。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的718型鎳基合金，其包含，按重量百分比計(jì):0.01重量％至0.05重量％的碳；高達(dá)0.35重量％的錳；高達(dá)0.035重量％的硅；0.004重量％至0.020重量％的磷；高達(dá)0.025重量％的硫；17.00重量％至21.00重量％的鉻；2.50重量％至3.10重量％的鑰；5.20重量％至5.80重量％的鈮；0.50重量％至1.00重量％的鈦；1.20重量％至1.70重量％的鋁；8.00重量％至10.00重量％的鈷；8.00重量％至10.00重量％的鐵；0.008重量％至1.40重量％的鎢；0.003重量％至0.008重量％的硼；鎳；和附帶雜質(zhì)。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的718型鎳基合金，其包含，按重量百分比計(jì):50.0重量％至55.0重量％的鎳；17重量％至21.0重量％的鉻；高達(dá)0.08重量％的碳；高達(dá)0.35重量％的錳；高達(dá)0.35重量％的硅；2.8重量％至3.3重量％的鑰；大于O重量％至5.5重量％的鈮和鉭，其中鈮和鉭的所述總和為4.75重量％至5.5重量％ ；0.65重量％至1.15重量％的鈦；0.20重量％至0.8重量％的鋁；高達(dá)0.006重量％的硼；鐵；和附帶雜質(zhì)。
23.一種制品，其由包含權(quán)利要求1所述的方法的工藝制得。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的制品，其中所述制品包括用于高超音速飛行器或空間飛行器的熱保護(hù)系統(tǒng)的面板、蜂窩芯和蜂窩板中的至少一者。
25.—種制品,其包含根據(jù)權(quán)利要求12所述的合金。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制品，其包括用于高超音速飛行器的熱保護(hù)系統(tǒng)的面板、蜂窩芯和蜂窩板中的一者。
【文檔編號(hào)】C22C19/05GK103958710SQ201280058477
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】E.T.麥克德維特 申請(qǐng)人:Ati資產(chǎn)公司