[发明专利]NiCrCo系镍基高温合金的电解充氢工艺方法

说明书

本发明属于镍基合金领域，涉及一种NiCrCo系镍基高温合金的电解充氢工艺方法。采用商用GH4720Li和GH4738合金为对象，通过采用商用硫酸溶液、磁力搅拌器、白金丝，将合金进行室温下、时间200～250小时、充电电流密度100～200mA/cm²的电解充氢，最终得到具有明显沿晶面的试样断口。本发明获得了具有沿晶断面NiCrCo系镍基高温合金的断口照片，使得NiCrCo系合金冲段后能获得沿晶断面。用本方法制得的NiCrCo系镍基高温合金沿晶断面数目可达5个以上，最高可达11个，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于镍基合金领域，涉及获得NiCrCo系镍基高温合金沿晶断裂的电解充氢工艺，特别是NiCrCo系镍基高温合金的电解充氢工艺参数。

背景技术

NiCrCo系镍基高温合金合金是主要应用于制造热端部件的高强度镍基合金，它不仅在苛刻的高温、高压、高气流冲击、氧化、热腐蚀环境中，具有比GH4169镍基高温合金等更优异的高温服役能力能力，而且具有高的强度、良好的抗氧化和热腐蚀性能，因此成为理想的航空热端部件制造用材。当今世界各国发动机用NiCrCo系镍基高温合金，目前仅有美国、俄罗斯等少数国家制造供应。

国内用合金目前已经基本完成了国产化，但是在国家两机专项牵引下，对于此系列合金的用量和性能要求有了进一步提升。目前，国内针对此系列合金的研究主要集中于合金的熔炼、制备与加工，但针对性能与晶间成分的关联性以及由此关联性从而进行合金性能提升的研究尚未见报道。究其原因，晶间成分的测量通常需要在俄歇电子能谱仪中获得原位沿晶断口，但由于镍基高温合金属于面心立方体系，无法通过低温冲击的方式获得，因而沿晶断口的获得成为了研究晶间成分从而提高合金服役性能的瓶颈问题，继续解决沿晶断口的获得问题。

电解充氢是一种常用的获得塑性较高合金的沿晶断口的方法。但是，充氢后能否达到获取沿晶断口的效果，取决于电流密度、充氢时间、充氢温度、加入毒化剂量等多种因素。目前充氢工艺无统一的标准，不同实验的参数也不同，即使针对同一种合金，实验参数也存在很大差异，因而也无法准确解决获得沿晶断口的问题。目前，尚未发现针对NiCrCo系镍基高温合金的电解充氢工艺本论文参考其他合金充氢实验参数，摸索合适的电解充氢工艺参数，以达到获取沿晶断面的目的。

申请人通过研究惊奇发现：在室温下将NiCrCo系高温合金进行一定时间、一定电流密度的电解充氢，由于合金中H元素的扩散过程，可以富集在合金的晶界出，从而得到较高的晶间H浓度，有利于在冲击情况下获得沿晶断口。由此提出：在合金进行冲击以获得沿晶断口之前，可先将其在相应的工艺条件下电解充氢一定时间，使其晶间H浓度达到较高水平，从而脆化晶界，然后再进行冲击，即可确保合金发生较多的沿晶断裂，从而获得需要的沿晶断面，为测定晶界成分奠定基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过电解充氢调整晶界H浓度，从而实现冲击情况下合金产生沿晶断裂，解决现有合金无法获得沿晶断面的问题。采用商业用NiCrCo系镍基高温合金，通过将合金在室温下0.5mol/L的H₂SO₄电解液和充氢电流密度为150mA/cm²的情况下，结合磁力搅拌进行240小时的电解充氢，最终得到高沿晶断面的断口。采用本工艺方法，在每次冲击情况下均能可靠获得沿晶断面，最高可达5个沿晶断面(如图1所示)，而截至目前尚未发现文献中报道相应的实验结果，因而具有良好的应用前景。

本发明形成的获得沿晶断面的电解充氢工艺包括以下步骤：

(1)采用商用NiCrCo系镍基高温合金。

(2)采用商用硫酸溶液、磁力搅拌器、白金丝。

(3)在室温下电解充氢，时间200～250小时，充电电流密度100～200mA/cm²。

(4)电解充氢后将样品取出，用去离子水洗净晾干。