[发明专利]脉冲电流快速溶解变形高温合金铸锭中Laves相的方法

说明书

本发明公开了一种脉冲电流快速溶解变形高温合金铸锭中Laves相的方法，该方法包括以下步骤：对变形高温合金铸锭进行脉冲电流外场处理，处理参数为：脉冲频率为25000~35000Hz，电流密度为1A/mm²~100A/mm²，本发明提供的方法的优点是：在较低温度、极短时间就可以彻底溶解材料中的Laves相，时间短、温度低、操作简单，可大大降低能源消耗，符合当前工业绿色发展规划的要求。此外，还可以提升合金塑性，将其用于变形高温合金处理利于之后的开坯、锻造工艺，为高温合金涡轮盘的制备提供了新方法。

技术领域

本发明涉及变形高温合金技术领域，更具体地说，它涉及一种脉冲电流快速溶解变形高温合金铸锭中Laves相的方法。

背景技术

变形高温合金由于优异的耐高温、抗蠕变及抗氧化等性能已成为航空航天、舰船发动机及燃气轮机涡轮盘等部件的关键材料。盘叶一体化设计的整体叶盘是现代航空发动机的一种新型结构，也是高推重比发动机的选择趋势，整体叶盘的盘叶一体化著增加了盘锻件直径。然而，制造大尺寸零件必须生产大尺寸铸锭从而获得足够的变形比，在现有条件下，冶炼大铸锭将导致元素偏析程度进一步加剧，促使铸锭枝晶间生成更高数量密度的Laves相，为后续涡轮盘开坯、锻造及热处理产生不利影响。

Laves相，作为脆性拓扑密堆相的一种，熔点明显低于γ基体，是一种低熔点相。在高温热加工时，尤其是温度高于Laves相熔点时容易发生初熔并形成孔洞。因此必须将Laves相全部溶解。目前，为获得优质棒材，溶解合金铸锭中低熔点相最有效的途径是均匀化热处理，如授权公告号为CN107523772B的中国专利公开了一种U720Li高温合金的均匀化工艺，该发明为彻底溶解U720Li合金铸锭中低熔点相——Ni₅Zr相，需要分别在1080℃～1120℃高温条件下进行20h或更长时间的热处理。再比如申请公布号为CN103361585A的中国专利公开了一种高合金化GH742高温合金的均匀化工艺，该方法是在1050℃～1100℃下持续保温40h以溶解该合金铸锭中存在的低熔点相——Laves相、Ni₅Ce等。

GH4169D合金是我国最新研制的一种新型700℃用镍基变形高温合金涡轮盘材料、760℃用高温合金环形件材料，该合金的成功研制有效填补了目前650℃用GH4169合金和750℃用GH4738合金之间长期存在的空白。但是在GH4169D合金生产流程中一个最突出的问题就是铸锭凝固过程中产生的大量低熔点Laves相，它会导致材料冲击性能和塑性急剧降低，并且在铸锭开坯、锻造过程中极易引发开裂。因此，材料成品中不允许有Laves相的存在。然而，合金铸锭中Laves相的产生是不可避免的。

为实现GH4169D合金铸锭中Laves相的彻底回溶，同时避免Laves相初熔阻碍偏析元素原子扩散，需要在1100℃以上条件下将铸锭置于马弗炉中持续保温20h以上才可将Laves相完全消除。然而，通过该方法虽然可较好地溶解Laves相，但传统均匀化工艺处理温度高、处理时间久且流程复杂。因此，探索一种低能耗、高效率的方法来实现合金锭中Laves相回溶具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种脉冲电流快速溶解变形高温合金铸锭中Laves相的方法，其优点是采用脉冲电流处理变形高温合金，可以在极短时间内完全溶解变形高温合金凝固末期形成的Laves相，时间短，操作简单，为后期开坯、锻造创造有利条件。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种脉冲电流快速溶解变形高温合金铸锭中Laves相的方法，包括以下步骤：对变形高温合金铸锭进行脉冲电流外场处理，处理参数为：脉冲频率为25000～35000Hz，电流密度为1A/mm²～100A/mm²。