[發明專利]一種沉淀強化型多晶鑄造鎳基合金服役損傷恢復方法

有效

• 申請號: 201710765546.X
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107488825B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 唐文書;肖俊峰;高松;南晴;高斯峰;李永君;張炯
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明屬于冶金技術領域，提供了一種沉淀強化型多晶鑄造鎳基合金服役損傷恢復方法，主要包含熱等靜壓、固溶和時效工藝。熱等靜壓用來愈合合金材料中的孔洞和疏松缺陷，同時溶解部分粗化或球化γ′，且確保合金材料不發生初熔。固溶處理用來溶解合金材料在服役過程中形成的殘余粗化或球化γ′相；時效處理用來調整γ′的形態和大小以獲得強度和塑性的最佳配合，最終獲得無孔洞缺陷、大尺寸方形γ′和小尺寸點狀γ′共存的鎳基合金材料?；謴吞幚砗蠛辖鸩牧系母邷爻志眯阅芙咏矍暗乃健１景l明操作簡單、生產效率高、經濟效益高、普適性和通用性和適用性強，能夠滿足燃氣輪機高溫部件修復和延壽要求。

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種沉淀強化型多晶鑄造鎳基合金服役損傷恢復方法。

背景技術

透平葉片、護環、火焰筒、過渡段等作為燃氣輪機實現能量轉換的核心部件，在服役過程中承受著高溫度、高應力以及惡劣的氧化腐蝕環境。隨著燃氣輪機透平進氣溫度的提高，對高溫部件用材提出了更高要求。

沉淀強化型鎳基高溫合金在合適的熱處理條件下能夠獲得奧氏體γ+γ′相組織。γ′相作為沉淀強化型鎳基高溫合金的主要強化相，其尺寸、存在形態及體積分數共同決定其抗高溫蠕變能力。由于鎳基高溫合金在高溫條件下具有較高的強度、良好的抗氧化性和抗腐蝕性，現已被廣泛用于制造燃氣輪機高溫部件。

盡管鎳基高溫合金具有良好的高溫強度，但在高溫、高應力服役環境下，蠕變是高溫部件性能衰退和壽命消耗的主要因素，其極易發生各種微觀組織損傷，包括γ′相球化和筏化、碳化物分解和膜狀化、TCP相析出、蠕變孔洞等，微觀組織蠕變損傷嚴重影響高溫部件材料的高溫性能和服役壽命。

為延長高溫部件的服役壽命，需要對服役后高溫部件材料發生的微觀組織損傷進行恢復熱處理，以期獲得滿意的強化相形態、尺寸，以及高溫性能。目前較為成功的恢復熱處理工藝主要有熱等靜壓和熱處理兩種工藝。大量研究結果表明：熱等靜壓工藝能夠一定程度地壓縮高溫部件在服役過程中形成的蠕變孔洞、鑄造孔洞、位錯和小裂紋，能夠有效愈合初熔區，同時高壓條件下能夠提高合金的初熔溫度，緩解初熔行為的發生。也有研究表明：使用普通熱處理工藝能有效將合金材料微觀組織中的γ′相形態和尺寸恢復到服役前的水平，并提高了相組織的穩定性。然而，對于服役燃氣輪機高溫部件所用沉淀強化型多晶鑄造高溫合金材料，往往同時存在蠕變孔洞或鑄造縮孔，以及γ′相粗化和筏化的損傷形式，單獨使用熱等靜壓和熱處理很難恢復損傷組織和性能至服役前的狀態。另外，這種合金材料一般含有大量晶界強化元素，易發生初熔行為，很難確定合金材料的恢復熱處理參數。由于高溫合金組織結構多樣、化學成分各異、服役歷史和損傷機制不同，已報道的恢復熱處理工藝各不相同，對于特定合金的組織和性能恢復借鑒價值不高。

因此，開發普適性的燃氣輪機高溫部件沉淀強化型多晶鑄造高溫合金材料損傷組織和性能恢復新方法具有很大的優勢。

發明內容

本發明的目的旨在克服上述不足，提供了一種沉淀強化型多晶鑄造鎳基合金服役損傷恢復方法，結合熱等靜壓+熱處理工藝，既能愈合鎳基合金材料中的孔洞或疏松，同時恢復鎳基合金材料的微觀組織，最終獲得的鎳基合金材料組織和性能與服役前的組織和性能水平相近。本發明操作簡單、生產效率高、經濟效益高、通用性和適用性強，能夠滿足燃氣輪機高溫部件修復和延壽要求。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案來實現：

一種沉淀強化型多晶鑄造鎳基合金服役損傷恢復方法，包括以下步驟：