[发明专利]一种高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于新型铝合金材料领域，具体涉及一种高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺。

背景技术

作为一种具有良好的抗松弛性能和抗氧化、耐腐蚀性能的GH2132棒丝材，已被广泛应用于航空紧固件。国外先进国家（如美国等）航空紧固件GH2132的强度早已达到1100MPa，而国内GH2132合金棒材室温拉伸性能使用GB/T 14997-94，其中抗拉强度σ_b=931MPa，σ_s=617MPa，δ=20%，ψ=40%。与十几年前GB177-82（其中σ_b＝930MPa，δ=20%，ψ=40%）基本相同，国内必须提高其强度标准，使航空飞行的安全性和使用条件更加符合时代的发展。大量的研究表明，GH2132棒丝材变形后进行热处理时很容易发生晶粒长大和碳化物的析出，这些现象都会导致强度和塑性的同时下降，因此冷变形后GH2132棒丝材合理的热处理制度决定着其棒材的机械性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种强度级别1100MPa以上的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，该工艺生产出的GH2132棒丝材晶粒度能达到10级以上，γˊ强化相的大小和分布随着热处理参数发生变化。

本发明提供了一种高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，通过真空感应炉和电渣重熔冶炼，然后以变形工艺和热处理相结合的工艺生产GH2132棒丝材。

本发明提供的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，所述变形工艺是锻造开坯、热轧以及冷拔相结合的工艺。

本发明提供的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，所述锻造开坯和热轧的加热温度为1140℃±10℃，停锻和停轧温度高于900℃。

本发明提供的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，冷拔前必须进行940～1000℃（优选为950℃±10℃）固溶处理；冷拔后进行热处理制度。

本发明提供的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，所述热处理制度有两种：一是固溶+时效制度；二是直接时效制度。

本发明提供的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，所述固溶+时效制度为：900℃±10℃固溶2.5h，油冷，720℃±10℃，16h＋660℃±10℃，16h空冷，保证δ＞22%时，抗拉强度能达到1200MPa。

本发明提供的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，所述直接时效制度为：680℃±10℃直接时效，保证δ＞12%时，抗拉强度能达到1400MPa。

本发明工艺生产GH2132棒材是通过细化晶粒组织和控制强化相γˊ析出进行的，加工和热处理方式简单、普遍，适用性广，工艺稳定，可用于一般企业大批量直接生产。该工艺生产的GH2132棒丝材抗拉强度σ_b＞1200MPa，远远大于工程指标1100MPa，是一种安全系数极高的航空紧固件用棒材。

附图说明

图1为GH2132合金热轧后固溶的金相组织；GH2132合金热轧后直接在空气中冷却，会析出γˊ、η及碳化物等，而固溶能将这些析出相重溶到γ奥氏体基体中，其室温组织为等轴晶的单相的γ奥氏体。

图2为GH2132合金固溶后冷拔的扫描照片；GH2132合金经过冷拔后晶粒会发生变形，随着冷变形量的增大，冷变形后的晶粒组织发生变形程度越大，晶粒数量也越多，即加工硬化程度也越大。

图3为GH2132合金冷拔后经过固溶+时效制度处理后的扫描图像；GH2132合金冷变形后经过900℃±10℃固溶2.5h后，晶粒发生回复和再结晶的程度到达极限值，为等轴晶，同时2.5h固溶时间也为时效充分析出γˊ相作好了准备。白色小质点为γˊ析出相，分为大颗粒状和弥散小质点，保证合金具有良好的综合性能，一般来说，冷变形后合金的机构稳定性变差，二级时效比一级时效更有利于合金性能的稳定性，第一次时效应在比通常采用的时效温度较高的温度下进行，随后在比通常时效温度较低的温度下进行第二次时效。第一次时效可使析出相γ′聚集长大，并逐渐颗粒化，从而使合金的塑性、韧性得到提高，缺口的敏感性下降。然后在低的温度下进行第二次时效，增加γ′相的析出量，并改善其分布，使合金的屈服强度得到提高。