[發明專利]一種激光粉末床熔融GH3230合金的固溶處理方法及GH3230合金

有效

• 申請號: 202211430098.5
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115846689B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 林丹陽;席鑫;李子涵;馬瑞;宋曉國;石志峰;胡繼旭;檀財旺;董志波;白潔
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）;北京動力機械研究所
• 主分類號: B22F10/64
• 分類號: B22F10/64;B22F10/28;C22F1/02;C22F1/10;C22C19/05;B22F1/065;B33Y40/20;B33Y70/00;B33Y10/00
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 榮玲

本發明涉及一種激光粉末床熔融GH3230合金的固溶處理方法及GH3230合金，屬于高溫合金技術領域。為解決現有技術缺乏針對激光粉末床熔融GH3230合金的固溶處理方法的問題，本發明提供了一種激光粉末床熔融GH3230合金的固溶處理方法：通過激光粉末床熔融增材制造系統制備GH3230合金；再將GH3230合金升溫至1130～1280℃進行固溶處理，保溫1～3h后冷卻至室溫。本發明在適應激光粉末床熔融成形技術的同時，改善Msubgt;6/subgt;C碳化物在合金中的體積分數和形態分布，使Msubgt;6/subgt;C平均尺寸減小，降低了拉伸過程中的應力集中，保證合金具有較高強度的前提下大幅提高其延伸率，以獲得強度和塑性兼具的GH3230合金。

技術領域

本發明屬于高溫合金技術領域，尤其涉及一種激光粉末床熔融GH3230合金的固溶處理方法及GH3230合金。

背景技術

高性能航空飛行器的發展需要提高發動機推重比，這對發動機熱端部件提出了更高的要求，包括采用具有更高高溫強度的材料服役，以及一體化結構設計減重。GH3230合金是一種固溶強化型Ni-Cr-W-Mo高溫合金，該合金在900℃以下長期使用具有良好的持久和抗蠕變性能，短期工作溫度可達1100℃，長期暴露在1150℃的環境仍具有優異抗氧化能力和熱穩定性，被廣泛應用于航空發動機熱端部件。

采用傳統材料制造發動機熱端部件存在新型拓撲結構加工難度大、加工周期長和材料浪費等問題，嚴重阻礙了航空發動機技術的快速迭代。激光粉末床熔融加工是一個非平衡凝固過程，成形過程中熔池經歷10⁷K/s量級的超快速熔凝，造成激光粉末床熔融GH3230合金具有外延生長的不均勻亞結構和位錯網，且Cr、B、C、Si等低熔點元素在晶界和亞晶界富集導致的低塑性和高溫服役過程組織轉變帶來的性能不穩定性使得GH3230合金不適宜在沉積態直接進行服役。

公開號為CN114855030A的發明專利申請《適應選區激光熔化成形的Ni-Cr-W基高溫合金及制備方法》通過增加析出相含量使得合金強度超過了冷軋態Haynes230，得到高強度樣品。但大量Al、Ti、Nb、B和Ta元素的引入使得該合金成分與GH3230的成分存在巨大的差異，使得合金主強化機制由固溶強化轉變為析出強化，合金性質發生了改變。而且其制備的合金在沉積態存在大量的Laves相，長時間高溫服役過程中Laves相的不穩定性限制了該合金在燃燒室的應用。

固溶強化是調控合金微觀組織進而改善合金力學性能的有效手段，晶粒內部大量顆粒狀M₆C碳化物的析出可以有效提高高溫合金的強度和抗蠕變性能，但粗大的M₆C顆粒會成為應力集中點，降低裂紋萌生臨界載荷，嚴重影響合金的拉伸塑性。

公開號為CN114635059A的發明專利申請《一種Ni-Cr-W基合金及其制備方法》通過合金成分改變后的熔煉、鍛造、熱軋、冷軋和固溶熱處理的方式制備了Ni-Cr-W基合金。該方法的合金經調控后具有均勻生長的晶粒和二次碳化物，相比于傳統GH3230固溶處理的高溫持久性能得到提升。然而，二次碳化物高溫環境不穩定會導致合金高溫服役過程中的性能不穩定，而且固溶處理后合金的塑性并沒有得到提升。

可見，現有的Ni-Cr-W合金的固溶處理方式是針對傳統鑄造、鍛造和軋制制備合金提出的，而對于激光粉末床熔融固溶強化GH3230合金非平衡凝固后微觀組織和高溫穩定一次碳化物尺寸特征的均勻調控和強塑性綜合性能調控等問題還沒有解決。

發明內容

為解決現有技術缺乏針對激光粉末床熔融GH3230合金的固溶處理方法的問題，本發明提供了一種激光粉末床熔融GH3230合金的固溶處理方法及GH3230合金。

本發明的技術方案：

一種激光粉末床熔融GH3230合金的固溶處理方法，包括如下步驟：

步驟一、制備GH3230合金：