一種γ″相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于粉末冶金高溫合金領(lǐng)域，具體為一種Υ"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶 金制備工藝，適用于Υ"相強(qiáng)化的鎳基或鎳鐵基高溫合金構(gòu)件的制備。
【背景技術(shù)】
[0002] Υ"相強(qiáng)化的高溫合金由于優(yōu)異的力學(xué)性能，在航空航天及石油化工等領(lǐng)域廣泛 應(yīng)用。利用變形工藝生產(chǎn)的合金主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的盤、軸等承力部件及其他領(lǐng)域的 關(guān)鍵部件，鑄造的合金主要應(yīng)用于生產(chǎn)尺寸相對(duì)較大且形狀復(fù)雜的部件。利用鍛造工藝生 產(chǎn)的合金缺陷較少、性能可靠，但在構(gòu)件生產(chǎn)過程中為了得到最終形狀，需要將大量的材料 切削加工掉，這會(huì)增加構(gòu)件的加工周期，造成很大的浪費(fèi)；對(duì)于鑄造合金，由于常規(guī)鑄造工 藝中冷速較慢，合金的晶粒非常粗大，枝晶間也會(huì)存在嚴(yán)重的元素偏析。疏松、縮孔等常見 的鑄造缺陷也會(huì)在鑄件中存在。粗大晶粒以及嚴(yán)重偏析會(huì)使合金性能惡化，而疏松、縮孔的 缺陷將會(huì)降低構(gòu)件的可靠性，這些缺陷都不利于鑄造合金整體性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種Υ"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，以獲得 晶粒尺寸相對(duì)均勻、缺陷較少的合金坯料。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0005] -種Υ"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，具體工藝步驟如下：
[0006] (1).用氣體霧化或其他方法制備高溫合金粉末，通過篩分以得到尺寸小于或等于 155μm的粉末，將篩分出的粉末裝入一定形狀的碳鋼或不銹鋼包套，高溫除氣并封焊；
[0007] (2).將第一步制備的粉末包套放入熱等靜壓設(shè)備中，以同時(shí)升溫升壓或先升溫后 升壓的方式達(dá)到預(yù)定條件后開始熱等靜壓；
[0008] 熱等靜壓的工藝條件為，熱等靜壓溫度高于1190°C，低于1260°C，壓力大于或等 于90MPa，爐體內(nèi)到溫后保溫時(shí)間大于或等于2小時(shí)，保溫完成后冷卻至室溫；
[0009](3).對(duì)上一步熱等靜壓的合金進(jìn)行直接時(shí)效熱處理，時(shí)效溫度600~750°C，熱處 理完成后空冷至室溫。
[0010] 所述的Y"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，該工藝適用于Y"相強(qiáng)化 的鎳基或鎳鐵基高溫合金構(gòu)件的制備。
[0011] 所述的y"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，步驟（1)中，通過篩分得到 尺寸優(yōu)選為小于或等于105μm。
[0012] 所述的γ"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，步驟（1)中，通過篩分得到 尺寸較佳為小于或等于55μm。
[0013] 所述的γ"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，步驟（1)中，粉末的熱等靜 壓溫度優(yōu)選范圍為1200~1240°C。
[0014] 所述的Y"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，步驟（1)中，粉末的熱等靜 壓溫度更優(yōu)選范圍為1210~1220°C。
[0015] 所述的Y"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，步驟（2)中，熱等靜壓的壓 力優(yōu)選范圍為120~150MPa，熱等靜壓的保溫時(shí)間優(yōu)選范圍為2~6小時(shí)。
[0016] 所述的Y"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，步驟（2)中，熱等靜壓后樣 品的冷卻速度，快冷為優(yōu)。
[0017] 所述的Y"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，步驟（3)中，直接時(shí)效熱處 理優(yōu)選溫度范圍為620~720°C。
[0018] 所述的Y"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，步驟（3)中，直接時(shí)效熱處 理優(yōu)選時(shí)效熱處理制度為
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：
[0020] 1、本發(fā)明工藝主要包含兩步：第一步為粉末的熱等靜壓成型，目的是獲得晶粒尺 寸相對(duì)均勻、缺陷較少的合金坯料，第二步為合金的熱處理，目的在于優(yōu)化合金的析出相分 布以提高力學(xué)性能。本發(fā)明適用于Y"相強(qiáng)化的鎳基或鎳鐵基高溫合金構(gòu)件的制備，結(jié)合 近凈成形技術(shù)可以制備形狀復(fù)雜的粉末高溫合金構(gòu)件，從而提高合金材料的利用率。
[0021] 2、本發(fā)明可以在傳統(tǒng)的熱等靜壓機(jī)和熱處理爐中實(shí)現(xiàn)，該工藝適用范圍為Y"相 強(qiáng)化的鎳鐵基、鎳基高溫合金構(gòu)件的制備。
[0022] 3、本發(fā)明簡(jiǎn)單實(shí)用，可以縮短粉末高溫合金構(gòu)件的制造工序，從而降低其制造成 本。
[0023] 總之，本發(fā)明利用粉末熱等靜壓加熱處理工藝制備Y"相強(qiáng)化的鎳基或鎳鐵基高 溫合金，即可以獲得晶粒尺寸相對(duì)較小且無宏觀偏析的顯微組織，又可以縮短構(gòu)件制備工 序、減少加工量，從而降低制造成本，這種方法在制備一些形狀復(fù)雜但對(duì)力學(xué)性能要求較高 的構(gòu)件上具有應(yīng)用潛力。
【附圖說明】
[0024] 圖1 (a)為利用本發(fā)明制備的熱等靜壓狀態(tài)的粉末冶金GH4169G合金的顯微組織， 圖1(b)為熱等靜壓狀態(tài)合金的拉伸斷口形貌。
[0025] 圖2 (a)為經(jīng)直接時(shí)效熱處理的合金的顯微組織，圖2 (b)為直接時(shí)效合金的650°C 拉伸斷口形貌。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，Y"相強(qiáng)化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，具體 如下：
[0027] 1.用氣體霧化及其他方法制備高溫合金粉末，通過篩分得到尺寸小于或等于 155μm(較好為小于或等于105μm，最好為小于或等于55μm)的粉末，將粉末裝入低碳鋼 或不銹鋼包套，高溫除氣后封焊。使用細(xì)粉末是為了降低粉末中的陶瓷夾雜尺寸及減少空 心粉的數(shù)量；使用碳鋼或不銹鋼包套是因?yàn)樵诒景l(fā)明所用的溫度范圍內(nèi)，包套材料為完全 固態(tài)、具有一定強(qiáng)度且不會(huì)與粉末發(fā)生反應(yīng)；高溫除氣是為了最大限度的除掉粉末表面吸 附的氣體，以降低合金在后續(xù)熱處理過程中形成熱誘導(dǎo)孔洞的傾向，高溫除氣的溫度范圍 為 180°C到 500°C。
[0028] 2.將第一步制備的粉末包套放入熱等靜壓設(shè)備中，以隨爐升溫升壓或先升溫再 升壓的方式達(dá)到設(shè)定溫度開始熱等靜壓。熱等靜壓的工藝條件為，溫度高于1190°C，低 于1260°C(溫度優(yōu)選范圍為1200~1240°C，最優(yōu)為1210~1220°C)，壓力大于或等于 90MPa(壓力優(yōu)選范圍為120~150MPa)，爐體內(nèi)到溫后，保溫時(shí)間大于或等于2小時(shí)（保溫 時(shí)間優(yōu)選范圍為2~6小時(shí)）。選擇這些工藝條件的目的是：第一，使粉末完全致密；第二， 減少粉末顆粒表面熱等靜壓過程中析出相的數(shù)量；第三，獲得相對(duì)細(xì)小的晶粒尺寸。保溫完 成后樣品隨爐冷卻至室溫，優(yōu)選快冷，即盡可能快的將樣品冷卻到室溫。熱等靜壓后快冷可 通過以下兩種方法來實(shí)現(xiàn)：第一，優(yōu)化設(shè)計(jì)粉末包套形狀，減小樣品厚度和尺寸，這樣在爐 冷過程中樣品與氣體的換熱效率更好，冷速更快；第二，加快熱等靜壓爐內(nèi)的氣體循環(huán)，將 低溫氣體打入熱等靜壓爐體內(nèi)，將高溫氣體逐漸向