一种镍基变形高温合金制件的精确热处理方法.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CN109576621A(43)申请公布日2019.04.05(21)申请号201910051772.0(22)申请日2019.01.18(71)申请人中国航发北京航空材料研究院地址100095北京市海淀区北京市81号信箱科技发展部(72)发明人贾崇林韦康张勇(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人陈宏林(51)Int.Cl.C22F1/10(2006.01)G01N25/48(2006.01)G01N1/04(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种镍基变形高温合金制件的精确热处理方法(57)摘要本发明是一种镍基变形高温合金制件的精确热处理方法，本发明技术方案是在每一炉次的镍基变形高温合金制件上取样，测试并获得真实的γ′相的完全溶解温度Tγ′温度。本发明技术方案采用了多阶段复合热处理制度，在固溶处理前，根据测得的Tγ′，采用对应的预处理，使镍基变形高温合金制件获得具有较好均匀性的晶粒组织，消除了合金不均匀的锻造晶粒组织；本发明技术方案处理后的镍基变形高温合金制件具有优良的综合性能，尤其具有优异的室温力学性能及高温持久性能，并且力学性能炉批一致性好；由于考虑到实际炉批的γ'相完全溶解温度，相比传统热处理制度，合金室温拉伸屈服强度平均提高约8％，抗拉强度平均提高约5％，高温持久寿命提高了20h以上。CN109576621ACN109576621A权利要求书1/1页1.一种镍基变形高温合金制件的精确热处理方法，所述镍基变形高温合金制件是指经过熔炼、锻造成型后的制件，其特征在于：该方法的步骤如下：步骤一、在镍基变形高温合金制件上切取样块，采用差热分析方法，测量样块的γ′相的完全溶解温度Tγ′；步骤二、根据完全溶解温度Tγ′对镍基变形高温合金制件进行多阶段复合热处理，该种复合热处理的步骤为：A预处理：将镍基变形高温合金制件加热升温到Tγ′－150℃，保温5h～10h，随后空冷至室温；B固溶处理：将镍基变形高温合金制件加热升温到Tγ′－20℃的固溶温度，保温2h～4h，随后按一定的冷却过程冷却至室温；冷却过程为：按5±1℃/min的冷却速率先缓冷至1000℃，然后按60±10℃/min的冷却速率快冷至室温；C一级时效处理：将镍基变形高温合金制件加热升温到850℃～870℃，保温4h～6h，随后空冷至室温；D二级时效热处理：将镍基变形高温合金制件加热升温到750℃～780℃，保温8h～16h，随后空冷至室温。2.根据权利要求1所述的镍基变形高温合金制件的精确热处理方法，其特征在于：所述多阶段复合热处理过程中使用的热处理设备为箱式精确控温热处理炉，热处理炉控温精度满足±5℃。2CN109576621A说明书1/6页一种镍基变形高温合金制件的精确热处理方法技术领域[0001]本发明是一种镍基变形高温合金制件的精确热处理方法，属于高温合金热处理技术领域。背景技术[0002]高温合金在航空、航天、船舶、核电、石油、化工等工业领域被广泛应用。高温合金按照基体来分主要有镍基高温合金、铁基高温合金和钴基高温合金；按成形工艺一般可分为变形高温合金和铸造高温合金两大类。目前，在航空航天等领域应用十分广泛的是一类以γ′相—Ni3(Al,Ti)作为主要强化相的镍基变形高温合金。这类镍基变形高温合金在室温和高温下具有高的强度、高的塑性、高的断裂韧性和良好的疲劳性能。这些优异的综合力学性能与这类高温合金晶粒组织特征和γ′相的组织特征密切相关。通常主要从晶粒度(大小、尺寸)、晶粒组织均匀性与否等方面来衡量晶粒组织特征；而γ′相的组织特征主要从其形态、尺寸、数量和分布等方面来衡量。许多研究已经表明，在晶粒组织对性能影响方面，细晶可以获得高的短时强度和低周疲劳寿命，而粗晶有利于提高合金的持久、蠕变性能。因此，当控制合金具有合理恰当的晶粒度时，能够实现短时性能(室温拉伸等)与热强性能(持久、蠕变性能等)的最佳平衡匹配；在γ′相组织对性能影响方面，具有多种类型(包含一次γ'相、二次γ'相、三次γ'相)及尺寸的γ'相分布特征的合金，可以获得高的强度，同时实现强度与韧塑性的匹配，能够获得良好的综合性能。[0003]热处理工艺作为镍基高温合金制备中的关键工艺直接影响合金的晶粒组织和γ′相组织，通过设计合理的热处理工艺尤其是固溶处理工艺可以实现对镍基高温合金的晶粒组织和不同尺寸类型的γ′相比例及分布的调配，进而协调合金的力学性能使其整体性能达到设计指标。现阶段，镍基变形高温合金热处理工艺大多采用高温合金手册上规定的标准热处理工艺制度即固溶+时效的热处理模式。采用这种固溶+时效模式的热处理工艺在热处理镍基变形高温合金时，往往会暴漏出这种热处理的局限性和问题：这种模式的热处