[发明专利]一种增强多晶Ni3Al基高温合金变形稳定性的热处理方法

说明书

本发明为一种增强多晶Ni₃Al基高温合金变形稳定性的热处理方法。该方法包括如下步骤：将合金分别在1100～1150℃下、1170～1230℃下、1270～1300℃进行固熔处理，然后再在1000～1100℃下进行中温时效处理，并重复6至10次，最后得到具有变形稳定性增强的Ni₃Al基高温合金。本发明经过3段固溶处理和一系列的中温循环时效后，获得的合金的初熔温度从铸态条件下的1345℃提高到了1370℃左右，在共晶区与双相区界面处均匀析出尺寸较小，形貌较为圆整的强化型γ’相，提高了高温条件下Ni₃Al基合金的变形稳定性。

技术领域

本发明属于高温合金结构材料领域，具体为一种增强多晶Ni₃Al基高温合金变形稳定性的热处理方法。

背景技术

随着核电、能源和航空航天技术的快速发展，为了满足涡轮发动机和燃气轮机推重比、增压比和涡轮前温度不断提高的需求，对发动机核心热端部件高温合金结构材料的要求越来越高。多晶Ni₃Al基高温合金因具有低密度、高熔点、高比刚度和屈服强度以及在较大温度范围内良好的延展性、抗氧化和抗蠕变能力等优点，使其在涡轮发动机和燃气轮机中得到了广泛的应用。近几十年来，对Ni₃Al基合金的成分优化、显微组织特征和力学性能进行了广泛的研究。同时，对高温合金的变形行为也开展了相关的研究：Ni₃Al基高温合金在等温热压过程中的变形行为表明，在1230℃均匀化16h的铸态合金经过较高的应变速率(10s^-1)压缩后，沿共晶区和双相区界面会发生断裂现象(Wu Y,Liu Y,etal.Deformation behavior and processing maps of Ni₃Al-based superalloy duringisothermal hot compression[J]. Journal of Alloys&Compounds,2017,712.)。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术中心存在的不足，提供一种增强多晶Ni₃Al基高温合金变形稳定性的热处理方法。该方法经过特殊的热处理手段，即连续三次固溶处理和一系列中温循环时效处理来提高合金的变形稳定性。连续三次固溶处理使多晶Ni₃Al基高温合金初熔温度提高，并利用一系列中温循环时效处理来调控界面析出相的尺寸、形状及分布，克服了铸态条件下多晶Ni₃Al基高温合金变形稳定性差和初熔温度低的缺点。

本发明的技术方案是：

一种增强多晶Ni₃Al基高温合金变形稳定性的热处理方法，包括如下步骤：

1)第一步，准备铸态多晶Ni₃Al基高温合金，该合金的质量组成为C元素：0.05～0.1％； Cr元素：6.5～7.2％；Al元素：8.3～9.3％；Ti元素：0.9～1.5％；Hf元素：0.4～1.0％； W元素：1.2～2.3％；Mo元素：4.5～6.5％；B元素：0～0.05％；Fe元素：2～2.5％；Si元素：0.15～0.25％；Mn元素：0.15～0.25％；其余为Ni元素；

2)第二步，进行固溶处理：将合金在1100～1150℃下保温5～10h，出炉后空冷至室温；

3)第三步，进行二次固溶处理：将上步得到的合金在1170～1230℃下保温5～10h，然后出炉，空冷至室温；

4)第四步，进行高温固溶处理：将上步得到的合金在1270～1300℃下保温5～10h，然后将出炉，空冷至室温；

5)第五步，进行中温时效处理：将上步得到的合金在1000～1100℃下保温7～12h，然后将出炉，空冷至室温；