[發明專利]一種耐腐蝕動密封用高溫合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202010616540.8
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111893411A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 周亮
• 申請（專利權）人: 江蘇鑫信潤科技股份有限公司
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10;C21D9/00;B21B27/02;B21B37/46;B21B37/58
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發明涉及一種耐腐蝕動密封用高溫合金及其制備方法，該方案以GH4169高溫合金為基體，通過晶界工程調控GH4169高溫合金的晶界分布，提高低ΣCSL晶界比例，降低高能隨機晶界比例，打斷高能晶界網絡連通性，從而達到改善GH4169高溫合金的耐蝕性能的目的。該制備方法包括固溶處理、變形處理、退火處理三個步驟；該制備方法獲得的GH4169高溫合金中，低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整體晶界的50％以上，其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％。采用本發明制備的新型耐腐蝕GH4169高溫合金可廣泛適用于動密封材料領域。

技術領域

本發明涉及一種制備方法，具體涉及一種耐腐蝕動密封用高溫合金及其制備方法，屬于動密封材料技術領域。

背景技術

動密封是航空發動機及其它透平機械的重要部件，廣泛用于各種航空發動機、航改燃氣輪機、汽輪機、重型燃氣輪機、核電機組等領域。動密封材料通常工作在高旋轉速度、高環境溫度或高摩擦生熱的特殊條件下，這就要求其高的耐腐蝕性能。鎳基高溫合金GH4169是一種動密封材料，因為其具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化以及良好的加工性能和焊接性能，被廣泛應用于動密封領域，但其性能有待進一步提升。為了滿足不同動密封環境下使用的性能要求，可以采用熱處理的方法(固溶和時效)調控該合金強化相的形態、數量、尺寸以及分布，以改善其性能。研究表明，GH4169高溫合金的力學性能和γ″、γ′、δ等析出相的形態及數量密切相關。Zhang等^[1]研究表明隨著δ體積分數的增加，屈服強度和拉伸強度減小而延伸率增大，同時高δ含量提高了高溫合金的疲勞壽命。Wang等^[2]研究了δ相對GH4169高溫合金變形行為的影響，發現在一定的變形溫度和應變下，δ相的存在導致應變率靈敏度指數的增加。

然而利用晶界工程改善GH4169高溫合金的抗抗腐蝕性能的研究卻鮮有報道。晶界是多晶體材料中的一種面缺陷，與晶內相比，晶界處原子排列不規則，界面能高，其抗氧化和耐腐蝕性能相對較低。根據晶體學取向關系將晶界分為小角晶界(取向差小于15°和10°也稱Σ1晶界)，低ΣCSL(Σ≤29)晶界和大角度隨機晶界。研究發現低ΣCSL晶界比一般大角度隨機晶界具有更高的抗斷裂、抗疲勞和耐腐蝕性能，其中，低ΣCSL中的共格Σ3晶界因為該晶界處原子排列規則，界面能低，穩定性高，所以其耐腐蝕性能遠高于大角度隨機晶界。因此，利用晶界工程的方法，通過變形及熱處理，提高低ΣCSL晶界的比例，是一種非常有效的改善動密封用GH4169高溫合金的耐腐蝕性能的方法。

【1】Xian-Cheng Zhang，et al.Fatigue behavior and bilinear Coffin-Mansonplots of Ni-based GH4169alloy with different volume fractions ofδphase,Materials Science and Engineering:A,682(2017):12-22

【2】K.Wang,et al.Effect of theδphase on the deformation behavior inisothermal compression of superalloy GH4169,Materials Science andEngineering:A,528(2011):4723-4731。

發明內容

本發明正是針對現有技術中存在的問題，提供一種耐腐蝕動密封用高溫合金及其制備方法，該方案以GH4169高溫合金為基體，通過晶界工程調控GH4169高溫合金的晶界分布，提高低ΣCSL晶界比例，降低高能隨機晶界比例，打斷高能晶界網絡連通性，從而達到改善動密封用GH4169高溫合金的耐蝕性能的目的。