[發(fā)明專利]一種具有納米結(jié)構(gòu)和γ`相復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎳基合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010122447.1
• 申請(qǐng)日: 2020-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN113308654B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勇;吳豪;袁圣云;姜智浩;馮天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22F1/10
• 分類號(hào): C22F1/10;C22C19/05;C22C30/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國(guó);鄒偉紅

1.一種具有納米結(jié)構(gòu)和γ'相復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎳基合金，其特征在于，該鎳基合金表層的組織結(jié)構(gòu)為通過缺陷細(xì)化晶粒尺寸的γ'相結(jié)構(gòu)，所述缺陷為層錯(cuò)，缺陷在γ'相中穩(wěn)定存在；該缺陷的存在和對(duì)γ'相尺寸的細(xì)化作用使得該鎳基合金具有高強(qiáng)度的特性；

其中，

γ'相尺寸分布在13 ~ 40 nm之間，鎳基合金表層γ'相被不同缺陷細(xì)化的區(qū)域厚度為~ 100 μm；

所述鎳基合金的成分為按原子百分比 (at.%) 計(jì)量如下：Ni : 46.50 ~ 48.50%，Co :22.94 ~ 25.14%，Cr : 14.36 ~ 15.46%，Al : 5.10 ~ 6.20%，Ti : 4.05 ~ 4.97%，Mo :1.82 ~ 2.70%，W: 0.24 ~ 0.34%，F(xiàn)e : 0.50 ~ 0.62%，Zr : 0.02 ~ 0.05%，C : 0.07 ~0.11%，B : 0.06 ~ 0.07%；

由如下步驟制備：

(1) 對(duì)待處理的鎳基合金進(jìn)行熱處理得到含γ'相強(qiáng)化γ基體結(jié)構(gòu)的鎳基合金；

(2) 利用表面機(jī)械滾壓處理含γ'相強(qiáng)化γ基體結(jié)構(gòu)的鎳基合金，完成多個(gè)道次的表面機(jī)械滾壓處理，得到所述的具有納米結(jié)構(gòu)和γ'相復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎳基合金，

其中，所述表面機(jī)械滾壓處理采用表面機(jī)械滾壓處理系統(tǒng)，所述表面機(jī)械滾壓處理系統(tǒng)包括處理刀具和冷卻系統(tǒng)，通過處理刀具對(duì)鎳基合金表層進(jìn)行機(jī)械滾壓處理，所述冷卻系統(tǒng)降低在表面機(jī)械滾壓處理中鎳基合金表面的溫度；表面機(jī)械滾壓處理總道次為3道次、5道次或8道次；所述鎳基合金為棒狀，所述表面機(jī)械滾壓處理具體過程為：鎳基合金沿自身軸向旋轉(zhuǎn)，處理刀具的硬質(zhì)合金球與鎳基合金表面接觸并壓入一定的深度，處理刀具進(jìn)給，并沿著鎳基合金表面從工件的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，完成一個(gè)道次處理；重復(fù)上述過程若干道次后，得到所述的具有納米結(jié)構(gòu)和γ'相復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎳基合金；其中，所述硬質(zhì)合金球壓入鎳基合金表面的深度的大小，根據(jù)所需要加工的鎳基合金的層錯(cuò)與γ′相的復(fù)合結(jié)構(gòu)表層的厚度確定；鎳基合金軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為100 ~ 800 r/min，處理刀具沿鎳基合金軸向的進(jìn)給速度為40 ~ 80 mm/min，每一道次的壓下深度為20 ~ 80 μm。

2.一種如權(quán)利要求1所述的具有納米結(jié)構(gòu)和γ'相復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎳基合金，其特征在于，該鎳基合金表層的組織結(jié)構(gòu)為通過不同缺陷細(xì)化晶粒尺寸的γ'相結(jié)構(gòu)，從內(nèi)至外，所述缺陷依次為層錯(cuò)和孿晶，缺陷在γ'相中穩(wěn)定存在；不同缺陷的存在和對(duì)γ'相尺寸的細(xì)化作用使得該鎳基合金具有高強(qiáng)度的特性。

3.一種如權(quán)利要求1所述的具有納米結(jié)構(gòu)和γ'相復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎳基合金，其特征在于，該鎳基合金表層的組織結(jié)構(gòu)為通過不同缺陷細(xì)化晶粒尺寸的γ'相結(jié)構(gòu)，從內(nèi)至外，所述缺陷依次為層錯(cuò)、孿晶和納米晶，缺陷在γ'相中穩(wěn)定存在；不同缺陷的存在和對(duì)γ'相尺寸的細(xì)化作用使得該鎳基合金具有高強(qiáng)度的特性。

4.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的鎳基合金，其特征在于，所述的高強(qiáng)度是指該鎳基合金的硬度不低于5 GPa。

5.一種制備如權(quán)利要求1 -4任意一項(xiàng)所述的鎳基合金的方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1) 對(duì)待處理的鎳基合金進(jìn)行熱處理得到含γ'相強(qiáng)化γ基體結(jié)構(gòu)的鎳基合金；

(2) 利用表面機(jī)械滾壓處理含γ'相強(qiáng)化γ基體結(jié)構(gòu)的鎳基合金，完成多個(gè)道次的表面機(jī)械滾壓處理，得到所述的具有納米結(jié)構(gòu)和γ'相復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎳基合金，

其中，所述表面機(jī)械滾壓處理采用表面機(jī)械滾壓處理系統(tǒng)，所述表面機(jī)械滾壓處理系統(tǒng)包括處理刀具和冷卻系統(tǒng)，通過處理刀具對(duì)鎳基合金表層進(jìn)行機(jī)械滾壓處理，所述冷卻系統(tǒng)降低在表面機(jī)械滾壓處理中鎳基合金表面的溫度。

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，表面機(jī)械滾壓處理總道次為3道次、5道次或8道次。