[發明專利]協同獲得低∑晶界和鋸齒晶界的方法

在審

• 申請號: 202210184385.6
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114540732A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 胡紅磊
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10;C22C19/05
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 范艷靜

本發明提供了一種協同獲得低∑晶界和鋸齒晶界的方法，采用形變控冷熱處理，引入低∑晶界和鋸齒晶界，即：高溫固溶處理→冷軋變形→高溫保溫處理→控冷處理→低溫保溫處理→水冷。本發明在不改變合金成分的前提下，協同獲得兩類低∑晶界和鋸齒晶界的特殊晶界，具有工藝簡單、易于實現的優點；本發明處理的鎳基高溫合金，低∑晶界比例不低于60％，∑3晶界的比例不低于50％；可將部分平直隨機晶界轉變為鋸齒晶界，保證鋸齒晶界的平均振幅不低于0.5μm，本發明處理的鎳基高溫合金，可形成較強的特殊晶界網絡、引入更多的特殊三叉晶界、打斷平直隨機晶界的連通性，有望抑制沿晶開裂，提高鎳基高溫合金的高溫蠕變性能，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于鎳基高溫合金技術領域，具體涉及一種協同獲得低∑晶界和鋸齒晶界的方法。

背景技術

晶界是結構相同而取向不同的兩個晶粒的界面，其與材料的諸多性能相關。研究發現，合金的諸多失效行為，例如晶間腐蝕、應力腐蝕、高溫蠕變和持久斷裂、疲勞失效和氫致開裂行為等，均與晶界有關。長期以來，如何通過調控晶界優化合金的性能，一直是國內外的研究熱點。

1984年Watanabe首次提出了晶界設計和控制的思想，即通過提高低∑CSL晶界比例的方法，調控晶界特征分布，用以改善材料與晶界有關的多種性能。研究發現，∑≤29的低∑CSL晶界相較于隨機晶界，其對晶間腐蝕，晶間裂紋的擴展有著較強的抑制作用；此外，低∑晶界的晶界能較低，其中共格∑3晶界僅為0.01J/m²遠小于大角度隨機晶界；故含有高比例低∑晶界的合金表現為較好的材料使用性能。然而，在使用過程中缺陷仍會在隨機晶界處形成。

為此，在提升低∑晶界的同時如何提升隨機晶界的性能就顯得尤為重要。鋸齒晶界是一類特殊的隨機晶界，與低∑晶界不同之處在于，其并不改變隨機晶界類型，僅通過改變隨機晶界形貌，提升晶間裂紋擴展抗力，用以提升合金使用性能。鋸齒晶界與低∑晶界互補，提高低∑晶界比例的同時，將余下的部分隨機晶界轉變為鋸齒晶界，可進一步優化組織結構，改善合金使用性能。

Inconel 617合金是一種Cr-Mo-Co固溶強化鎳基高溫合金，因其在高溫、高壓條件下仍能保持良好的組織穩定性、優異的高溫強度、抗高溫氧化性能和耐高溫腐蝕性能，成為高溫關鍵部件的重要候選材料。然而，研究表明，合金在持久、蠕變和疲勞變形過程中，沿晶裂紋主要出現在隨機晶界處，這對于合金的性能是不利的，因而通過特定的晶界調控方法，抑制裂紋的形成與擴展，對合金的性能就顯得尤為重要。

目前，如何在鎳基高溫合金中引入兩類特殊晶界尚無報道，即提升低∑晶界的同時，將余下的部分平直隨機晶界轉變為鋸齒晶界。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種協同獲得低∑晶界和鋸齒晶界的方法。本發明在不改變合金成分的前提下，通過適當的處理方式，達到調控晶界的目的，對進一步提升合金持久、蠕變以及疲勞性能有著重要的意義。

為達到上述目的，本發明的設計思想是：