[發明專利]一種γ″相強化的高溫合金的粉末冶金制備工藝

在審

• 申請號: 201410247794.1
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN105274373A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 常立濤;崔玉友;孫文儒;楊銳
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22F1/10;C22F1/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明屬于粉末冶金高溫合金領域，具體為一種γ″相強化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，適用于γ″相強化的鎳基或鎳鐵基高溫合金構件的制備。

背景技術

γ″相強化的高溫合金由于優異的力學性能，在航空航天及石油化工等領域廣泛應用。利用變形工藝生產的合金主要應用于航空發動機的盤、軸等承力部件及其他領域的關鍵部件，鑄造的合金主要應用于生產尺寸相對較大且形狀復雜的部件。利用鍛造工藝生產的合金缺陷較少、性能可靠，但在構件生產過程中為了得到最終形狀，需要將大量的材料切削加工掉，這會增加構件的加工周期，造成很大的浪費；對于鑄造合金，由于常規鑄造工藝中冷速較慢，合金的晶粒非常粗大，枝晶間也會存在嚴重的元素偏析。疏松、縮孔等常見的鑄造缺陷也會在鑄件中存在。粗大晶粒以及嚴重偏析會使合金性能惡化，而疏松、縮孔的缺陷將會降低構件的可靠性，這些缺陷都不利于鑄造合金整體性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種γ″相強化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，以獲得晶粒尺寸相對均勻、缺陷較少的合金坯料。

本發明的技術方案是：

一種γ″相強化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，具體工藝步驟如下：

(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；

(2).將第一步制備的粉末包套放入熱等靜壓設備中，以同時升溫升壓或先升溫后升壓的方式達到預定條件后開始熱等靜壓；

熱等靜壓的工藝條件為，熱等靜壓溫度高于1190℃，低于1260℃，壓力大于或等于90MPa，爐體內到溫后保溫時間大于或等于2小時，保溫完成后冷卻至室溫；

(3).對上一步熱等靜壓的合金進行直接時效熱處理，時效溫度600～750℃，熱處理完成后空冷至室溫。

所述的γ″相強化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，該工藝適用于γ″相強化的鎳基或鎳鐵基高溫合金構件的制備。

所述的γ″相強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選為小于或等于105μm。

所述的γ″相強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。

所述的γ″相強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選范圍為1200～1240℃。

所述的γ″相強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選范圍為1210～1220℃。

所述的γ″相強化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，步驟(2)中，熱等靜壓的壓力優選范圍為120～150MPa，熱等靜壓的保溫時間優選范圍為2～6小時。

所述的γ″相強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。

所述的γ″相強化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，步驟(3)中，直接時效熱處理優選溫度范圍為620～720℃。

所述的γ″相強化的高溫合金的粉末冶金制備工藝，步驟(3)中，直接時效熱處理優選時效熱處理制度為：

本發明的優點及有益效果是：

1、本發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，目的在于優化合金的析出相分布以提高力學性能。本發明適用于γ″相強化的鎳基或鎳鐵基高溫合金構件的制備，結合近凈成形技術可以制備形狀復雜的粉末高溫合金構件，從而提高合金材料的利用率。

2、本發明可以在傳統的熱等靜壓機和熱處理爐中實現，該工藝適用范圍為γ″相強化的鎳鐵基、鎳基高溫合金構件的制備。

3、本發明簡單實用，可以縮短粉末高溫合金構件的制造工序，從而降低其制造成本。

總之，本發明利用粉末熱等靜壓加熱處理工藝制備γ″相強化的鎳基或鎳鐵基高溫合金，即可以獲得晶粒尺寸相對較小且無宏觀偏析的顯微組織，又可以縮短構件制備工序、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雜但對力學性能要求較高的構件上具有應用潛力。

附圖說明

圖1(a)為利用本發明制備的熱等靜壓狀態的粉末冶金GH4169G合金的顯微組織，圖1(b)為熱等靜壓狀態合金的拉伸斷口形貌。

圖2(a)為經直接時效熱處理的合金的顯微組織，圖2(b)為直接時效合金的650℃拉伸斷口形貌。

具體實施方式