[發明專利]一種循環加載與卸載變形細化GH4169合金鍛件晶粒組織的方法

有效

• 申請號: 201510400965.4
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN104947014B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 陳明松;藺永誠;陳小敏;李闊闊
• 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

技術領域：

本發明屬于鍛造技術領域，涉及一種循環加載與卸載變形細化GH4169合金鍛件晶粒組織的方法。

背景技術：

GH4169合金一種以γ″相(Ni₃Nb)和γ′相(Ni₃AlTi)為強化相的鎳基高溫合金。由于GH4169合金通常在-253～700℃溫度范圍內具有良好的綜合性能，特別是在650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的首位，且具有良好的抗疲勞、抗蠕變、抗氧化、耐腐蝕性能，以及良好的加工性能。因此，GH4169合金廣泛應用于制造各種形狀復雜、性能要求特別高的航空、航天零部件。

獲得均勻細小的GH4169合金組織，是鍛造等熱加工工藝必須實現的關鍵目標。在鍛造等熱變形過程中，動態再結晶機制是晶粒組織細化的最重要的途徑。然而，研究表明，GH4169合金發生完全的動態再結晶需要足夠大的變形量，當變形量較小時，不完全的動態再結晶會導致混晶的出現，將嚴重影響材料的力學性能。然而，由于模鍛過程中摩擦等不確定因素導致材料變形不均勻，難以保證各部位的應變均超過動態再結晶完全發生所需的最小應變，小變形區將存在混晶現象。因此，急需發明一種新方法，利用該方法能降低GH4169合金發生完全動態再結晶所需的應變，從而使得鍛件小變形區也能發生完全的動態再結晶，達到細化晶粒的目的。

2007年8月22日公開的中國發明專利說明書CN101020949A(申請號：200710077668.6)公開了一種GH4169合金等溫鍛造用細晶的制坯方法，所述的GH4169合金等溫鍛造用細晶的制坯方法與本發明方法不同，該方法需要進行兩次鐓粗和拔長，最終再進行一次輾軋變形達到細化晶粒的目的，其原理是采用反復大變形細化晶粒。該工藝相當復雜，工序較多，加工成本較高。因此，急需提出一種能通過較小的變形量即可細化GH4169合金鍛件晶粒組織的方法。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種循環加載與卸載變形細化GH4169合金鍛件晶粒組織的方法，該方法可以有效地降低GH4169合金發生完全動態再結晶所需的應變，解決了現有細化GH4169合金鍛件晶粒組織的方法需要大變形的難題。

本發明解決上述難題的方案是：

步驟1：將GH4169合金鍛坯進行預處理，預處理工藝為：將鍛坯加熱至900℃～940℃保溫，保溫時間為10小時～14小時；

步驟2：將經過預處理后的GH4169合金鍛坯加熱至變形溫度980℃～1010℃，保溫至鍛坯溫度均勻后，進行多次循環加載與卸載變形，循環加載與卸載變形工藝為：鍛坯的變形速率為0.001s^-1～0.005s^-1，變形量每隔5％～10％進行一次卸載和重加載，每次卸載時間為10s～15s，鍛坯的總變形量為45％～70％；

步驟3：變形結束后，立即對鍛件淬火。

本發明的有益效果為：該方法充分利用了應變速率對GH4169合金動態再結晶的影響規律，采用多次循環加載與卸載變形，加速了動態再結晶發生速率，降低了GH4169合金發生完全動態再結晶所需的應變，從而減小了GH4169合金鍛件晶粒細化所需的變形量，為采用較小的變形量細化了GH4169合金鍛件晶粒提供了方法。

附圖說明：

圖1GH4169合金鍛坯的原始晶粒組織

圖2GH4169合金鍛坯經過預處理之后的組織；

圖3實施例1的鍛造工藝示意圖：(a)為溫度-時間曲線；(b)為載荷-時間曲線；(c)為一個循環加載過程的載荷-時間曲線；(d)為載荷-應變曲線；

圖4實施例1工藝獲得的GH4169合金鍛件的晶粒組織；

圖5實施例1對比實驗載荷-時間曲線；

圖6實施例1對比實驗獲得的GH4169合金鍛件的晶粒組織；

圖7實施例2的鍛造工藝示意圖：(a)為溫度-時間曲線；(b)為載荷-時間曲線；(c)為一個循環加載過程的載荷-時間曲線；(d)為載荷-應變曲線；

圖8實施例2工藝獲得的GH4169合金鍛件的晶粒組織。

具體實施方式：

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明一種采用多次循環加載與卸載變形細化GH4169合金鍛件晶粒組織的方法，下面所有實施例中選用的GH4169合金成分如表1，該合金的原始組織為固溶態，其固溶工藝為在固溶溫度1040℃，保溫40分鐘，原始晶粒組織如圖1所示，初始晶粒尺寸為75μm，需要在鍛造變形過程中細化晶粒。