一种镍基高温合金室温强度提升的热处理工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113637929A(43)申请公布日2021.11.12(21)申请号202111044479.5(22)申请日2021.09.07(66)本国优先权数据202110797463.52021.07.14CN(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人郑磊刘红亮赵鑫董建孟晔(74)专利代理机构北京市广友专利事务所有限责任公司11237代理人张仲波(51)Int.Cl.C22F1/10(2006.01)C22C19/05(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种镍基高温合金室温强度提升的热处理工艺(57)摘要本发明公开了一种镍基高温合金室温强度提升的热处理工艺，属于镍基高温合金热处理技术领域。本发明所述热处理工艺包括固溶及时效处理：合金首先在1010‑1030℃范围内固溶处理20‑50min，取出后吹强风冷却至室温；之后在740‑760℃范围内时效处理14‑16h，随炉冷却至室温。该热处理工艺中，固溶处理后合金的冷速介于水冷与空冷冷速之间；单阶段时效处理后采用炉冷的方式冷却，与固溶处理工艺之间匹配性较好。时效后在得到细小弥散分布的二次γ′相的同时，一次γ′相周围还分布有大量小尺寸的三次γ′相，起到补充强化的作用。与标准热处理工艺相比，该工艺简单高效，在提升合金室温强度方面具有意想不到的效果，其中抗拉强度、屈服强度提升幅度最高分别可达40、45MPa。CN113637929ACN113637929A权利要求书1/1页1.一种镍基高温合金室温强度提升的热处理工艺，其特征在于，以下步骤：步骤1：合金在1010‑1030℃范围内固溶处理20‑50min，取出后吹强风冷却至室温；步骤2：合金在740‑760℃范围内时效处理14‑16h，之后随炉冷却至室温。2.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金室温强度提升的热处理工艺，其特征在于，步骤1和步骤2中所述升温速度为10‑30℃/min。3.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金室温强度提升的热处理工艺，其特征在于，步骤1中所述方法冷却时冷速控制在400‑600℃/min范围。4.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金室温强度提升的热处理工艺，其特征在于：所述镍基高温合金为GH4738合金，以质量百分比计，其主要成分为：碳0.03‑0.10％、铬18‑21％、钴12‑15％、钼3.5‑5％、钛2.75‑3.25％、铝1.2‑1.6％、硼0.003‑0.01％、锆0.02‑0.12，余量为镍。2CN113637929A说明书1/3页一种镍基高温合金室温强度提升的热处理工艺技术领域[0001]本发明属于镍基高温合金热处理技术领域，具体涉及一种镍基高温合金室温强度提升的热处理工艺。背景技术[0002]高温合金是目前军用和民用航空发动机以及燃气轮机高温零部件不可替代的关键结构材料。随着航空及舰船工业的快速发展，对其关键部件材料的耐高温性能要求越来越高。镍基高温合金由于具有使用温度高、组织稳定、有害相较少、抗氧化能力较强等优异的性能，已成功应用于航空发动机和舰船燃气轮机上的高温端部件。正因如此，已有大量研究分析了如何提高镍基高温合金在高温环境下的表现，例如专利(专利号CN110983107A)提出了一种提高GH4698合金锻件高温服役表现的方法，通过控制合金棒材变形火次及锻造、热处理后的冷却速度等参数，提高了锻件的组织均匀性及高温高应力条件下的持久性能。[0003]镍基高温合金的热处理过程一般由固溶、时效处理组成。其中固溶处理的主要目的是溶解基体内的碳化物、γ′相等析出相，进而得到均匀的过饱和固溶体，便于时效过程中重新析出颗粒细小、均匀分布的强化相。此外，固溶处理参数的控制对获得适宜的晶粒度至关重要。时效处理的主要目的则是控制基体内析出相的含量及尺寸。沉淀硬化型镍基高温合金以γ′相为主要强化相，γ′相体积分数的增加及其细小弥散的分布均有利于合金力学性能表现的提升。[0004]需要注意的是，镍基高温合金在高温条件下服役的同时，还常以冷轧和热轧板材、管材等形式用于石油、化工等中低温环境，在此情况下对合金的室温强度提出了较高的要求。专利(专利号CN109306399A)在GH4738合金标准热处理工艺的基础上，增加了一步730℃时效处理，通过提升γ′相体积分数提高了GH4738螺栓类产品的室温抗拉性能，但该热处理工艺时效时间较长，工艺较为繁琐。因此有必要开发一种简单、高效的适用于镍基高温合金室温强度提升的热处理制度。本发明利用固溶处理后较快的冷速，搭配合理时效处理工艺，成功实现了合金室温抗拉强度、屈服强度值的同时提升。发明内容[0005]针对背景技术中提出的问题，本发明提供