[发明专利]一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法

说明书

本发明公开了一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法。该方法的步骤如下：(1)将镍基合金锻坯进行固溶处理，然后淬火；(2)对镍基合金锻坯进行塑性变形，其应变速率为0.001s^‑1～0.1s^‑1，首先将锻坯加热至变形温度1030℃～1050℃，待保温至锻坯温度均匀后开始变形，该变形过程包括两个阶段，第一阶段的变形量为20％～40％，变形结束时将变形温度降至950℃～1010℃，待保温至锻坯温度均匀后开始第二阶段变形，锻坯在两个阶段的总变形量为60％～70％；(3)变形结束后，立即将锻件进行淬火。本发明提出的方法可以通过调控变形温度细化镍基合金锻件的晶粒组织，为制造高品质锻件提供了有效途径。

技术领域：

本发明属于锻造技术领域，涉及一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法。

背景技术：

镍基合金是一种以γ相(Ni₃Nb)为主要强化相，γ'相(Ni₃AlTi)为辅助强化相的镍基高温合金。因其在-253℃～700℃温度范围内具有良好综合性能，特别是在650℃下具有高强度、耐高温、抗腐蚀、抗氧化，以及良好的抗蠕变和抗疲劳性能，被广泛应用于制造高品质的航空发动机零部件。

热锻造变形工艺是获得均匀且细小晶粒组织的镍基合金锻件的重要途径。在热锻造变形过程中，动态再结晶是一种重要的晶粒细化机制。研究表明，镍基合金发生完全动态再结晶时需要较高的变形温度。当变形温度较低时，发生不完全的动态再结晶将无法得到均匀的细晶组织，同时混晶的存在严重影响了材料的综合性能。当变形温度较高时，虽然能够发生完全动态再结晶，但在变形后期容易诱发动态再结晶晶粒长大，使得晶粒组织粗化，不能达到预期的细化晶粒效果。因此，急需发明一种能以相对较小的变形温度获得细化的镍基合金晶粒组织的新方法。

目前，在已公开的细化镍基合金晶粒组织制坯的方法中，大多数通过将合金坯料在高温下多次镦粗和拔长来达到细化晶粒的目的。这种工艺相当复杂，工序较多，加工成本高昂，且能源损耗大。因此，有必要提出一种低成本、低耗能的方法达到细化镍基合金锻件晶粒组织的目的。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法，该方法可以有效地通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织，解决了现有细化镍基合金锻件晶粒组织高成本、高耗能的难题。

本发明解决上述难题的方案是：

步骤1：将镍基合金锻坯进行固溶处理，其固溶温度为1040℃～1060℃，固溶时间为40min～65min，然后淬火；

步骤2：对固溶处理的镍基合金锻坯进行塑性变形，其应变速率为0.001s^-1～0.1s^-1，首先将锻坯加热至变形温度1030℃～1050℃，待保温至锻坯温度均匀后开始变形，该变形过程包括两个阶段，第一阶段的变形量为20％～40％，变形结束时将变形温度降至950℃～1010℃，待保温至锻坯温度均匀后开始第二阶段变形，锻坯在两个阶段的总变形量为60％～70％；

步骤3：变形结束后，立即将锻件进行淬火。

本发明的有益效果为：该方法充分利用了变形储能—动态再结晶的相互作用机制，采用变形温度先高后低的两阶段变形，既保证了完全动态再结晶发生，也限制了动态再结晶晶粒长大。其原理为：第一阶段高变形温度使得锻件内部产生大量的动态再结晶晶核，然后合理降低第二阶段变形温度，使晶界流动速率降低，从而有效地抑制动态再结晶晶粒长大。同时，随着变形程度的增加，动态再结晶形核继续发生，最终在相对较低的变形温度下实现镍基合金的完全动态再结晶，从而达到晶粒细化的目的。

附图说明：

图1镍基合金锻坯固溶处理后的晶粒组织；

图2实施例1的变形温度—应变曲线；