[發明專利]一種高強高韌性GH2132棒絲材的生產工藝

無效

• 申請號: 201210208821.5
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102719642A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 孔凡亞;陳亞文;陳琪
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C21D8/06
• 分類號: C21D8/06
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明屬于新型鋁合金材料領域，具體涉及一種高強高韌性GH2132棒絲材的生產工藝。

背景技術

作為一種具有良好的抗松弛性能和抗氧化、耐腐蝕性能的GH2132棒絲材，已被廣泛應用于航空緊固件。國外先進國家（如美國等）航空緊固件GH2132的強度早已達到1100MPa，而國內GH2132合金棒材室溫拉伸性能使用GB/T?14997-94，其中抗拉強度σ_b=931MPa，σ_s=617MPa，δ=20%，ψ=40%。與十幾年前GB177-82（其中σ_b＝930MPa，δ=20%，ψ=40%）基本相同，國內必須提高其強度標準，使航空飛行的安全性和使用條件更加符合時代的發展。大量的研究表明，GH2132棒絲材變形后進行熱處理時很容易發生晶粒長大和碳化物的析出，這些現象都會導致強度和塑性的同時下降，因此冷變形后GH2132棒絲材合理的熱處理制度決定著其棒材的機械性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種強度級別1100MPa以上的高強高韌性GH2132棒絲材的生產工藝，該工藝生產出的GH2132棒絲材晶粒度能達到10級以上，γˊ強化相的大小和分布隨著熱處理參數發生變化。

本發明提供了一種高強高韌性GH2132棒絲材的生產工藝，通過真空感應爐和電渣重熔冶煉，然后以變形工藝和熱處理相結合的工藝生產GH2132棒絲材。

本發明提供的高強高韌性GH2132棒絲材的生產工藝，所述變形工藝是鍛造開坯、熱軋以及冷拔相結合的工藝。

本發明提供的高強高韌性GH2132棒絲材的生產工藝，所述鍛造開坯和熱軋的加熱溫度為1140℃±10℃，停鍛和停軋溫度高于900℃。

本發明提供的高強高韌性GH2132棒絲材的生產工藝，冷拔前必須進行940～1000℃（優選為950℃±10℃）固溶處理；冷拔后進行熱處理制度。

本發明提供的高強高韌性GH2132棒絲材的生產工藝，所述熱處理制度有兩種：一是固溶+時效制度；二是直接時效制度。

本發明提供的高強高韌性GH2132棒絲材的生產工藝，所述固溶+時效制度為：900℃±10℃固溶2.5h，油冷，720℃±10℃，16h＋660℃±10℃，16h空冷，保證δ＞22%時，抗拉強度能達到1200MPa。

本發明提供的高強高韌性GH2132棒絲材的生產工藝，所述直接時效制度為：680℃±10℃直接時效，保證δ＞12%時，抗拉強度能達到1400MPa。

本發明工藝生產GH2132棒材是通過細化晶粒組織和控制強化相γˊ析出進行的，加工和熱處理方式簡單、普遍，適用性廣，工藝穩定，可用于一般企業大批量直接生產。該工藝生產的GH2132棒絲材抗拉強度σ_b＞1200MPa，遠遠大于工程指標1100MPa，是一種安全系數極高的航空緊固件用棒材。

附圖說明

圖1為GH2132合金熱軋后固溶的金相組織；GH2132合金熱軋后直接在空氣中冷卻，會析出γˊ、η及碳化物等，而固溶能將這些析出相重溶到γ奧氏體基體中，其室溫組織為等軸晶的單相的γ奧氏體。

圖2為GH2132合金固溶后冷拔的掃描照片；GH2132合金經過冷拔后晶粒會發生變形，隨著冷變形量的增大，冷變形后的晶粒組織發生變形程度越大，晶粒數量也越多，即加工硬化程度也越大。

圖3為GH2132合金冷拔后經過固溶+時效制度處理后的掃描圖像；GH2132合金冷變形后經過900℃±10℃固溶2.5h后，晶粒發生回復和再結晶的程度到達極限值，為等軸晶，同時2.5h固溶時間也為時效充分析出γˊ相作好了準備。白色小質點為γˊ析出相，分為大顆粒狀和彌散小質點，保證合金具有良好的綜合性能，一般來說，冷變形后合金的機構穩定性變差，二級時效比一級時效更有利于合金性能的穩定性，第一次時效應在比通常采用的時效溫度較高的溫度下進行，隨后在比通常時效溫度較低的溫度下進行第二次時效。第一次時效可使析出相γ′聚集長大，并逐漸顆?；?，從而使合金的塑性、韌性得到提高，缺口的敏感性下降。然后在低的溫度下進行第二次時效，增加γ′相的析出量，并改善其分布，使合金的屈服強度得到提高。