[發(fā)明專利]調(diào)整鎳基高溫合金中η相分布的晶界工程工藝方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010035476.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111020428A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慧;師夢(mèng)杰;毛強(qiáng);鄭合鳳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): C22F1/10
• 分類號(hào): C22F1/10
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發(fā)明公開(kāi)了一種調(diào)整鎳基高溫合金中η相分布的晶界工程工藝方法，是將GH984合金隨爐升溫至1100℃，并保溫至少1h，然后空冷；進(jìn)行5?7.5％的冷加工變形；進(jìn)行退火，在1100℃保溫5?15min，然后空冷，可將GH984合金中低ΣCSL晶界的比例提高到70％以上，調(diào)整其晶界網(wǎng)格特征，從而調(diào)整GH984合金中η相的分布規(guī)律。本發(fā)明工藝方法不需要改變材料的成分，而且工藝簡(jiǎn)單，容易操作，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鎳基高溫合金的晶相組織控制方法，特別是涉及一種鎳基高溫合金的晶界工程工藝方法，應(yīng)用于金屬材料的形變及熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

GH984合金是一種固溶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化相結(jié)合的鎳基高溫合金，由于其優(yōu)異的耐腐蝕能力和良好的高溫力學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于燃煤發(fā)電機(jī)組中的高溫部件。然而，該合金在高溫服役過(guò)程中晶界處會(huì)析出密排六方結(jié)構(gòu)的η-Ni₃Ti相，η相極易粗化而使材料脆化，同時(shí)消耗周圍的γ′強(qiáng)化相使合金的拉伸強(qiáng)度和持久強(qiáng)度顯著降低，嚴(yán)重惡化了合金的高溫服役性能。因此，對(duì)η相的析出長(zhǎng)大及分布規(guī)律進(jìn)行調(diào)整，提高材料的高溫服役性能成為目前的研究重點(diǎn)。

1984年Watanabe首次提出“晶界設(shè)計(jì)與控制”的概念，并于上世紀(jì)90年代逐步發(fā)展形成晶界工程(Grain Boundary Engineering，GBE)研究領(lǐng)域。晶界工程是指可以采用合適的工藝增加多晶體中重合位置點(diǎn)陣(Coincidence Site Lattice，CSL)晶界的比例，調(diào)整其晶界網(wǎng)格特征，進(jìn)而調(diào)整晶界處析出相的分布規(guī)律，改善其與晶界相關(guān)的宏觀性能，如抗晶間應(yīng)力腐蝕性能等。晶界工程主要應(yīng)用于低層錯(cuò)能的面心立方金屬中，其優(yōu)點(diǎn)是在不改變材料成分的前提下，通過(guò)改變冷軋變形量和熱處理制度，就可顯著提高材料的低ΣCSL晶界的比例，從而大幅度提高與晶界有關(guān)的性能。但由于GH984合金的η相很難有效控制，因此η相的析出長(zhǎng)大及分布調(diào)控成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種調(diào)整鎳基高溫合金中η相分布的晶界工程工藝方法，通過(guò)特殊的分段熱處理，結(jié)合變形加工，來(lái)提高GH984合金的低ΣCSL晶界的比例，從而對(duì)η相的析出長(zhǎng)大及分布規(guī)律進(jìn)行調(diào)整。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種調(diào)整鎳基高溫合金中η相分布的晶界工程工藝方法，包括以下步驟：

a.將GH984合金隨爐升溫至1100℃，并保溫1h，然后空冷，完成初次熱處理；

b.對(duì)完成在所述步驟a中的初次熱處理的GH984合金進(jìn)行5-7.5％的冷加工變形加工；

c.對(duì)在所述步驟b中完成加工的GH984合金進(jìn)行再結(jié)晶退火熱處理，在1100℃下保溫5-15min，然后進(jìn)行空冷，從而將GH984合金中低ΣCSL晶界的比例提高到不低于70％。本發(fā)明主要用于GH984合金，確定形變量及退火工藝，可將該合金中的低ΣCSL晶界的比例提高到70％以上(Palumbo-Aust標(biāo)準(zhǔn))，從而可以調(diào)整GH984合金中η相的分布規(guī)律。

優(yōu)選將GH984合金中低ΣCSL晶界的比例提高到不低于76.6％。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明方法既不需要改變材料成分，也不需要反復(fù)冷變形及長(zhǎng)時(shí)間退火，在GH984合金沒(méi)有形變儲(chǔ)能的狀態(tài)下，進(jìn)行小變形量加工，然后進(jìn)行高溫短時(shí)間再結(jié)晶退火，就可將該合金中的低ΣCSL晶界的比例提高到70％以上，調(diào)整GH984合金中η相分布規(guī)律；

2.本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，容易操作，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為GH984合金在實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例一方法前后的合金樣品OIM圖對(duì)比。