[發明專利]一種通過調控變形溫度細化鎳基合金鍛件晶粒組織的方法

有效

• 申請號: 201710539926.1
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107287540B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 藺永誠;吳凡;陳明松
• 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

本發明公開了一種通過調控變形溫度細化鎳基合金鍛件晶粒組織的方法。該方法的步驟如下：(1)將鎳基合金鍛坯進行固溶處理，然后淬火；(2)對鎳基合金鍛坯進行塑性變形，其應變速率為0.001s^?1～0.1s^?1，首先將鍛坯加熱至變形溫度1030℃～1050℃，待保溫至鍛坯溫度均勻后開始變形，該變形過程包括兩個階段，第一階段的變形量為20％～40％，變形結束時將變形溫度降至950℃～1010℃，待保溫至鍛坯溫度均勻后開始第二階段變形，鍛坯在兩個階段的總變形量為60％～70％；(3)變形結束后，立即將鍛件進行淬火。本發明提出的方法可以通過調控變形溫度細化鎳基合金鍛件的晶粒組織，為制造高品質鍛件提供了有效途徑。

技術領域：

本發明屬于鍛造技術領域，涉及一種通過調控變形溫度細化鎳基合金鍛件晶粒組織的方法。

背景技術：

鎳基合金是一種以γ相(Ni₃Nb)為主要強化相，γ'相(Ni₃AlTi)為輔助強化相的鎳基高溫合金。因其在-253℃～700℃溫度范圍內具有良好綜合性能，特別是在650℃下具有高強度、耐高溫、抗腐蝕、抗氧化，以及良好的抗蠕變和抗疲勞性能，被廣泛應用于制造高品質的航空發動機零部件。

熱鍛造變形工藝是獲得均勻且細小晶粒組織的鎳基合金鍛件的重要途徑。在熱鍛造變形過程中，動態再結晶是一種重要的晶粒細化機制。研究表明，鎳基合金發生完全動態再結晶時需要較高的變形溫度。當變形溫度較低時，發生不完全的動態再結晶將無法得到均勻的細晶組織，同時混晶的存在嚴重影響了材料的綜合性能。當變形溫度較高時，雖然能夠發生完全動態再結晶，但在變形后期容易誘發動態再結晶晶粒長大，使得晶粒組織粗化，不能達到預期的細化晶粒效果。因此，急需發明一種能以相對較小的變形溫度獲得細化的鎳基合金晶粒組織的新方法。

目前，在已公開的細化鎳基合金晶粒組織制坯的方法中，大多數通過將合金坯料在高溫下多次鐓粗和拔長來達到細化晶粒的目的。這種工藝相當復雜，工序較多，加工成本高昂，且能源損耗大。因此，有必要提出一種低成本、低耗能的方法達到細化鎳基合金鍛件晶粒組織的目的。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種調控變形溫度細化鎳基合金鍛件晶粒組織的方法，該方法可以有效地通過調控變形溫度細化鎳基合金鍛件晶粒組織，解決了現有細化鎳基合金鍛件晶粒組織高成本、高耗能的難題。

本發明解決上述難題的方案是：

步驟1：將鎳基合金鍛坯進行固溶處理，其固溶溫度為1040℃～1060℃，固溶時間為40min～65min，然后淬火；

步驟2：對固溶處理的鎳基合金鍛坯進行塑性變形，其應變速率為0.001s^-1～0.1s^-1，首先將鍛坯加熱至變形溫度1030℃～1050℃，待保溫至鍛坯溫度均勻后開始變形，該變形過程包括兩個階段，第一階段的變形量為20％～40％，變形結束時將變形溫度降至950℃～1010℃，待保溫至鍛坯溫度均勻后開始第二階段變形，鍛坯在兩個階段的總變形量為60％～70％；

步驟3：變形結束后，立即將鍛件進行淬火。

本發明的有益效果為：該方法充分利用了變形儲能—動態再結晶的相互作用機制，采用變形溫度先高后低的兩階段變形，既保證了完全動態再結晶發生，也限制了動態再結晶晶粒長大。其原理為：第一階段高變形溫度使得鍛件內部產生大量的動態再結晶晶核，然后合理降低第二階段變形溫度，使晶界流動速率降低，從而有效地抑制動態再結晶晶粒長大。同時，隨著變形程度的增加，動態再結晶形核繼續發生，最終在相對較低的變形溫度下實現鎳基合金的完全動態再結晶，從而達到晶粒細化的目的。

附圖說明：

圖1鎳基合金鍛坯固溶處理后的晶粒組織；

圖2實施例1的變形溫度—應變曲線；