一種鎳基高溫合金的熱處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎳基高溫合金的熱處理方法，其方法的步驟包括：(1)進(jìn)行固溶處理，將鎳基高溫合金在1030～1050℃溫度范圍內(nèi)固溶處理40～50分鐘；(2)進(jìn)行冷卻，以3～5℃/min的冷卻速率冷卻至室溫；(3)進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為890～910℃，時(shí)效時(shí)間為10～14小時(shí)；(4)最后進(jìn)行水淬。利用本發(fā)明方法處理鎳基高溫合金，不僅可以有效提高鎳基高溫合金在時(shí)效過(guò)程中δ相的析出量，縮短時(shí)效處理時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，而且可以提高鎳基高溫合金的熱加工性能。
【專利說(shuō)明】一種鎳基高溫合金的熱處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鎳基高溫合金的熱處理方法，屬于有色金屬材料熱處理技術(shù)領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎳基高溫合金具有較高的強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性和抗氧化性、以及良好的疲勞性 能和斷裂韌性，是目前航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的金屬材料之一。等溫模鍛技術(shù)屬于 整體零件制造技術(shù)的一種，與傳統(tǒng)的鍛壓技術(shù)相比，具有成形精度和質(zhì)量以及成形效率極 大提高的優(yōu)點(diǎn)。由于鎳基高溫合金的熱加工性能對(duì)熱加工工藝的變化十分敏感，屬于可加 工區(qū)域窄的難變形材料，等溫模鍛技術(shù)特別適合于鎳基高溫合金的成形，主要用于高品質(zhì) 復(fù)雜航空發(fā)動(dòng)機(jī)用零件的成形制造。研究表明，鎳基高溫合金中的析出相非常復(fù)雜，主要包 含起主要強(qiáng)化作用的Y "相（Ni3Nb)、次強(qiáng)化作用的Y '相（Ni3AlTi)和Y "相的平衡相 S相（Ni3Nb)。由于δ相的溶解溫度處于鎳基高溫合金的熱加工范圍之內(nèi)，所以δ相的大 小、形貌和含量對(duì)鎳基高溫合金的熱加工性能有顯著影響。在熱加工過(guò)程中，S相有促進(jìn) 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和抑制晶粒長(zhǎng)大的作用，且可以拓寬鎳基高溫合金的可加工工藝參數(shù)范圍。當(dāng) 鎳基高溫合金中無(wú) S相或δ相含量較少時(shí)，鎳基高溫合金在熱加工過(guò)程中動(dòng)態(tài)再結(jié)晶分 數(shù)較小，可加工的工藝參數(shù)范圍窄，對(duì)設(shè)備的負(fù)載及運(yùn)行精度要求高。此外，鎳基高溫合金 在熱加工過(guò)程中容易發(fā)生損傷開裂，從而導(dǎo)致零件報(bào)廢。盡管S相能有效提高鎳基高溫合 金的熱加工性能，但是S相的析出需要一定的孕育期，時(shí)效時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)能源的消耗較大。 因此，需要一種適合于鎳基高溫合金的熱處理方法，以期達(dá)到縮短時(shí)效時(shí)間和提高鎳基高 溫合金的熱加工性能的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種鎳基高溫合金的熱處理方法，以提高δ相在時(shí)效處 理過(guò)程中的析出量，從而縮短時(shí)效處理時(shí)間，并且提高鎳基高溫合金的熱加工性能。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種固溶處理和時(shí)效處理相結(jié)合的 鎳基高溫合金熱處理方法。該方法的具體步驟為：
[0005] 步驟1 :對(duì)鎳基高溫合金在1030?1050°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行40?50分鐘的固溶處 理；
[0006] 步驟2 :對(duì)經(jīng)過(guò)步驟1處理的鎳基高溫合金進(jìn)行冷卻，冷卻速率為3?5°C /min ;
[0007] 步驟3 :對(duì)經(jīng)過(guò)步驟2處理后的鎳基高溫合金進(jìn)行時(shí)效處理，其中時(shí)效處理溫度為 890?910°C，時(shí)效處理時(shí)間為10?14小時(shí)；
[0008] 步驟4 :對(duì)經(jīng)過(guò)步驟3處理的鎳基高溫合金進(jìn)行水淬。
[0009] 本發(fā)明在時(shí)效處理中有以下考慮：固溶處理的鎳基高溫合金在不同的冷卻速度條 件下δ相的含量和形貌各不相同。在以5°C/min及以下的冷卻速率冷卻時(shí)，在晶界及晶 內(nèi)均有S相形核析出；在以5°C /min以上的冷卻速率冷卻時(shí)，組織中包含孿晶和位錯(cuò)，但 無(wú) S相的形核；在后續(xù)的時(shí)效處理中，預(yù)析出的δ相形核不需孕育期可以直接長(zhǎng)大，可以 提高鎳基高溫合金在時(shí)效過(guò)程中S相的析出量，縮短時(shí)效熱處理時(shí)間。這種熱處理方式能 夠有效地調(diào)控鎳基高溫合金中S相的析出行為，提高鎳基高溫合金的熱加工性能。
[0010] 本發(fā)明采用以上方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)：該發(fā)明對(duì)鎳基高溫合金進(jìn)行了固溶處理，冷 卻速率越小，合金中的δ相形核數(shù)目越多；在后續(xù)的時(shí)效處理過(guò)程中，預(yù)析出的δ相形核 不需要孕育期可直接長(zhǎng)大，并且可以通過(guò)改變外加溫度場(chǎng)調(diào)控S相的析出行為，從而提高 了鎳基高溫合金中S相的析出量，減少了時(shí)效處理時(shí)間，并且提高了合金的熱加工性能。 該方法操作簡(jiǎn)單，有利于提高時(shí)效處理過(guò)程中S相的含量，從而可以提高鎳基高溫合金的 熱加工性能，經(jīng)濟(jì)效果顯著，有較大的應(yīng)用價(jià)值。
[0011] 本發(fā)明所指的δ相體積分?jǐn)?shù)是用Image-Pro Plus 6. 0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的。熱模擬 實(shí)驗(yàn)是在Gleeble-3500熱模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1本發(fā)明熱處理方法的流程圖
[0013] 圖2固溶處理冷卻后鎳基高溫合金的SEM圖片：（a)為未經(jīng)本發(fā)明方法處理的晶 界形貌圖；(b)為經(jīng)本發(fā)明方法處理的晶界形貌圖
[0014] 圖3固溶處理冷卻后鎳基高溫合金的TEM明場(chǎng)圖片：（a)為未經(jīng)本發(fā)明方法處理 的組織形貌圖；(b)為經(jīng)本發(fā)明方法處理的組織形貌圖
[0015] 圖4時(shí)效處理冷卻后鎳基高溫合金的金相圖片：（a)為未經(jīng)本發(fā)明方法處理的析 出相形貌圖；(b)經(jīng)本發(fā)明方法處理的析出相形貌圖
[0016] 圖5鎳基高溫合金的熱加工圖：（a)為未經(jīng)本發(fā)明方法處理的熱加工圖；(b)經(jīng)本 發(fā)明方法處理的熱加工圖

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018] 本發(fā)明是一種鎳基高溫合金熱處理方法，以表1所示合金成分的鎳基高溫合金為 例，詳細(xì)介紹本發(fā)明涉及的熱處理方法。
[0019] 表1本發(fā)明實(shí)例中所用材料的合金成分（Wt % )
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種鎳基高溫合金的熱處理方法，其特征在于：利用鎳基高溫合金在固溶處理和時(shí) 效處理過(guò)程中復(fù)雜相的溶解與析出規(guī)律，制定了鎳基高溫合金的固溶處理和時(shí)效處理相結(jié) 合的熱處理方法，其方法包括以下步驟： 步驟1:對(duì)鎳基高溫合金進(jìn)行固溶處理； 步驟2 :對(duì)經(jīng)過(guò)步驟1處理后的鎳基高溫合金以一定的冷卻速率進(jìn)行冷卻； 步驟3 :對(duì)經(jīng)過(guò)步驟2處理后的鎳基高溫合金進(jìn)行時(shí)效處理； 步驟4:最后進(jìn)行水淬。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟1中所述的固溶處理溫度為1030? 1050°C，固溶處理時(shí)間為40?50分鐘。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟2中所述的鎳基高溫合金固溶后的冷 卻速率范圍為3?5°C /min。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟3中所述的時(shí)效處理溫度為890? 910°C，時(shí)效處理時(shí)間為10?14小時(shí)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：最終得到的鎳基高溫合金中S相體積分?jǐn)?shù) 范圍為6. 56?7. 54%，可加工溫度范圍為930?1010°C，可加工應(yīng)變速率范圍為0. 001? 0? 100s'
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，鎳基高溫合金的成分為（wt% ) :Ni 52.82, Cu 18. 19， Nb5. 23, Mo 3. 01，Ti 1. 00, A10. 59, C 0? 03, Co 0? 03, Fe 余量。
【文檔編號(hào)】C22F1/10GK104404418SQ201410741304
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】藺永誠(chéng), 李雷霆, 何道廣, 張金龍, 陳小敏, 溫東旭, 劉冠 申請(qǐng)人:中南大學(xué)