[發明專利]一種鎳基高溫合金的熱處理方法

有效

• 申請號: 201410741304.3
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104404418B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 藺永誠;李雷霆;何道廣;張金龍;陳小敏;溫東旭;劉冠
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發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)進行固溶處理，將鎳基高溫合金在1030～1050℃溫度范圍內固溶處理40～50分鐘；(2)進行冷卻，以3～5℃/min的冷卻速率冷卻至室溫；(3)進行時效處理，時效溫度為890～910℃，時效時間為10～14小時；(4)最后進行水淬。利用本發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效過程中δ相的析出量，縮短時效處理時間，降低生產成本，而且可以提高鎳基高溫合金的熱加工性能。

技術領域

本發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領域。

背景技術

鎳基高溫合金具有較高的強度、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，是目前航空航天領域中應用最為廣泛的金屬材料之一。等溫模鍛技術屬于整體零件制造技術的一種，與傳統的鍛壓技術相比，具有成形精度和質量以及成形效率極大提高的優點。由于鎳基高溫合金的熱加工性能對熱加工工藝的變化十分敏感，屬于可加工區域窄的難變形材料，等溫模鍛技術特別適合于鎳基高溫合金的成形，主要用于高品質復雜航空發動機用零件的成形制造。研究表明，鎳基高溫合金中的析出相非常復雜，主要包含起主要強化作用的γ″相(Ni₃Nb)、次強化作用的γ′相(Ni₃AlTi)和γ″相的平衡相δ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，所以δ相的大小、形貌和含量對鎳基高溫合金的熱加工性能有顯著影響。在熱加工過程中，δ相有促進動態再結晶和抑制晶粒長大的作用，且可以拓寬鎳基高溫合金的可加工工藝參數范圍。當鎳基高溫合金中無δ相或δ相含量較少時，鎳基高溫合金在熱加工過程中動態再結晶分數較小，可加工的工藝參數范圍窄，對設備的負載及運行精度要求高。此外，鎳基高溫合金在熱加工過程中容易發生損傷開裂，從而導致零件報廢。盡管δ相能有效提高鎳基高溫合金的熱加工性能，但是δ相的析出需要一定的孕育期，時效時間較長，對能源的消耗較大。因此，需要一種適合于鎳基高溫合金的熱處理方法，以期達到縮短時效時間和提高鎳基高溫合金的熱加工性能的目的。

發明內容

本發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相在時效處理過程中的析出量，從而縮短時效處理時間，并且提高鎳基高溫合金的熱加工性能。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種固溶處理和時效處理相結合的鎳基高溫合金熱處理方法。該方法的具體步驟為：

步驟1：對鎳基高溫合金在1030～1050℃溫度范圍內進行40～50分鐘的固溶處理；

步驟2：對經過步驟1處理的鎳基高溫合金進行冷卻，冷卻速率為3～5℃/min；

步驟3：對經過步驟2處理后的鎳基高溫合金進行時效處理，其中時效處理溫度為890～910℃，時效處理時間為10～14小時；

步驟4：對經過步驟3處理的鎳基高溫合金進行水淬。

本發明在時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℃/min及以下的冷卻速率冷卻時，在晶界及晶內均有δ相形核析出；在以5℃/min以上的冷卻速率冷卻時，組織中包含孿晶和位錯，但無δ相的形核；在后續的時效處理中，預析出的δ相形核不需孕育期可以直接長大，可以提高鎳基高溫合金在時效過程中δ相的析出量，縮短時效熱處理時間。這種熱處理方式能夠有效地調控鎳基高溫合金中δ相的析出行為，提高鎳基高溫合金的熱加工性能。

本發明采用以上方案，具有以下優點：該發明對鎳基高溫合金進行了固溶處理，冷卻速率越小，合金中的δ相形核數目越多；在后續的時效處理過程中，預析出的δ相形核不需要孕育期可直接長大，并且可以通過改變外加溫度場調控δ相的析出行為，從而提高了鎳基高溫合金中δ相的析出量，減少了時效處理時間，并且提高了合金的熱加工性能。該方法操作簡單，有利于提高時效處理過程中δ相的含量，從而可以提高鎳基高溫合金的熱加工性能，經濟效果顯著，有較大的應用價值。