[發明專利]一種增材制造用GH4169鎳基高溫合金及其熱處理方法

有效

• 申請號: 202110987387.4
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113789490B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 殷軍偉;計霞;劉慧淵;肖靜宇;汪承杰;陳志茹;高樺;沈于藍;郭廣浩;余佩鴻
• 申請（專利權）人: 飛而康快速制造科技有限責任公司
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10;C22F1/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 邊人洲

本發明提供了一種增材制造用GH4169鎳基高溫合金及其熱處理方法，所述熱處理方法包括以下步驟：將GH4169鎳基高溫合金依次進行一級熱處理、一級冷卻、熱等靜壓處理、二級冷卻、固溶處理、三級冷卻、時效處理以及四級冷卻；所述熱處理方法優化了熱處理工藝，與傳統的鑄鍛件熱處理工藝相比，極大地提升了熱處理后的GH4169鎳基高溫合金的力學性能，使其滿足研制要求，具有較好的工業化應用前景。

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，具體涉及一種增材制造用GH4169鎳基高溫合金及其熱處理方法。

背景技術

增材制造，常被稱為3D打印，被廣泛用于航空航天、醫療等領域。由于其成型過程是由粉末或絲材等材料層層堆積而成，具有材料利用率高、產品生產開發周期短的優點，同時對產品的形狀幾乎沒有限制，可直接成型網格、空腔等復雜結構，因此常被用于制造形狀復雜、難加工的零件。目前，以高能束流為熱源的增材制造技術是金屬零部件快速成型的主要發展方向。

GH4169作為一種沉淀硬化型鎳基高溫合金，最佳使用溫度區間為-253℃～650℃，在此溫度區間其具有良好的耐蝕性、焊接性、抗氧化性及高的抗拉強度、屈服強度、塑性等一系列優異的性能，且在700℃下仍具有較高的拉伸強度、抗蠕變強度、疲勞強度和斷裂強度，廣泛應用于航空航天、核能、石油工業和擠壓模具中。但是由于增材制造多采用激光成型，金屬熔化后的凝固時間小于10^-4s，因此零件的性能，尤其是塑性難以達到傳統工藝的要求。同時傳統鑄鍛件的熱處理工藝難以匹配增材制造高溫合金零件。因此需要特殊的熱處理方式來匹配增材制造零件的需求。

CN109763081A公開了一種鎳基沉淀硬化型高溫合金的熱處理工藝，包括如下的工藝步驟：1)將鎳基沉淀硬化型高溫合金在空氣爐中加熱至480～520℃，保溫30～40min，得到預熱后的高溫合金產品；2)將步驟1)中預熱后的高溫合金產品轉移至另一加熱爐內，該加熱爐內提前加熱至1080～1100℃，放入預熱后的高溫合金產品后，待加熱爐內溫度恢復至1080～1100℃后，開始計時，保溫10～15min，出爐空冷；3)將步驟2)中固溶后的高溫合金產品加熱至740～760℃，保溫3～5小時，充氬氣冷卻，進行時效，得到高溫合金成品。該熱處理工藝處理后的高溫合金零件屈服強度較低，最高僅為765MPa，有待進一步提升。

CN110846600A公開了一種增材制造單晶鎳基高溫合金的多臺階回復熱處理方法，方法包括以下步驟：清理增材制造單晶鎳基高溫合金在增材制造工藝中引入的表面雜晶層，確定增材制造單晶鎳基高溫合金在室溫下γ′相體積分數，γ′相體積分數為室溫下γ′相體積分數的第一百分比所對應的溫度值作為臺階一溫度，并在所述臺階一溫度下保溫第一時長，將γ′相體積分數減少第二百分比所對應的溫度作為臺階二溫度，在所述臺階二溫度下保溫第二時長，持續循環直到升溫到γ′相體積分數到達第三百分比所對應的溫度區間，在其臺階溫度下保溫第M時長，M為自然數，臺階回復熱處理后的增材制造單晶鎳基高溫合金進行標準熱處理得到單晶鎳基高溫合金；該熱處理方法步驟復雜，時間長，不利于工業化應用。

綜上所述，如何改進增材制造鎳基高溫合金的熱處理方法，進一步提高鎳基高溫合金性能，滿足使用要求，成為當前亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種增材制造用GH4169鎳基高溫合金及其熱處理方法，所述熱處理方法通過優化熱處理工藝，極大地提升了熱處理后的GH4169鎳基高溫合金的性能，使其滿足研制要求，具有較好的工業化應用前景。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一方面，本發明提供了一種增材制造用GH4169鎳基高溫合金的熱處理方法，所述熱處理方法包括以下步驟：

將GH4169鎳基高溫合金依次進行一級熱處理、一級冷卻、熱等靜壓處理、二級冷卻、固溶處理、三級冷卻、時效處理以及四級冷卻。