[发明专利]一种涡轮盘用等温锻模材料有害相的显示方法

说明书

本发明是一种涡轮盘用等温锻模材料有害相的显示方法，该方法为了解决涡轮盘用等温锻模材料有害相采用传统化学试剂酸蚀仅能显示相边界而相内衬度和基体无法区分的问题。充分利用有害相的成分特点，通过高精度抛光和较低温度加热、保温工艺形成纳米透光薄膜，使有害相与基体形成明显不同的相衬光学干涉效应，形成显著的干涉色差异，从而实现有害相整体相对于基体的清晰区分显示。该方法可实现图像分析仪高灵敏度辨认、自动识别和定量统计高温合金中的有害相，目前已成功应用于涡轮盘用等温锻模材料有害相的显示与定量表征，还可用于其它金属材料析出相与基体的区分显示。

技术领域

本发明是一种涡轮盘用等温锻模材料有害相的显示方法，属于高温合金技术领域。

背景技术

高温合金主要是指能在600℃以上高温和复杂应力环境下长期服役的先进金属结构材料，具有优异的高温强度和环境抗力、良好的抗疲劳性能和断裂韧性等综合性能。高温合金大量用于制造航空发动机的热端部件，被誉为“燃气涡轮的心脏”。此外，高温合金还是舰船动力和发电用燃气轮机、运载火箭发动机、超超临界电站机组热端部件、化工领域、等温锻模以及海洋工程装备的关键材料。涡轮盘是航空发动机重要的核心热端部件，其工作条件极其恶劣，飞行时承受着复杂的热、机械载荷，各部位所承受的应力和温度均不相同，因此要求涡轮盘材料有足够的力学性能，特别是在其使用温度范围内要有尽可能高的疲劳、持久性能和良好的抗蠕变能力。当前先进燃气涡轮多采用粉末高温合金制备涡轮盘件，涡轮盘的成形离不开等温锻造，因此等温锻造模具材料的性能和寿命就成为涡轮盘制备的关键因素。现有涡轮盘等温锻造模具材料在制备过程中偶尔会产生有害相，如粗大硬脆的碳化物相，尺寸可达几十微米，形状还带有尖角，相当于高温合金中的夹杂物，直接影响模具的性能和寿命。已经发现出现有害碳化物相的等温锻模1100℃拉伸强度降低约50MPa，1100℃持久寿命降低50％。因此，涡轮盘用等温锻模材料有害相的识别显示和定量表征具有重要的意义。大尺寸等温锻模的制造过程中，由于截面厚大而冷却速度慢，有时会发生较为严重的宏观偏析，造成有害相及不均匀的分布特征。要准确测得有害相的平均含量，应选用合适的放大倍率，至少要测量上百个视场才具有较好的统计性，通常需采用图像自动分析仪。采用该方法的重要限制因素就是是否能够获得有害相和基体的高反衬的图像，以免自动检测时误检或漏检。因此，在基体中高质量的单相显示有害相，具有重要的意义。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的不足设计提供了一种涡轮盘用等温锻模镍基高温合金材料有害相的显示方法，其目的是为了解决涡轮盘用等温锻模材料有害相仅能显示相边界而相内衬度和基体无法区分的问题，通过新的处理工艺的设计，使有害相与基体形成明显不同的相衬光学干涉效应，形成显著的干涉色差，从而实现有害相整体相对于基体清晰区分的单相显示。该发明方法可实现图像分析仪高灵敏度辨认、自动识别和定量统计高温合金中的有害相，目前已成功应用于涡轮盘用等温锻模材料有害相的显示与定量表征，同时还可用于其它金属材料析出相与基体的区分显示。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

该种涡轮盘用等温锻模镍基高温合金材料有害相的显示方法首先对涡轮盘用等温锻模材料试样进行去残余应力抛光，然后将涡轮盘用等温锻模材料试样放入预先升温至400-500℃的加热炉中，保温15-45min，取出后自然冷却到室温，使涡轮盘用等温锻模材料试样表面的有害相形成厚度为40-80nm的透光薄膜与涡轮盘用等温锻模材料试样基体形成明显区别的光学干涉效应。

在实施中，所述涡轮盘用等温锻模材料试样的有害相包括粗大硬脆的富钨碳化物相。

在实施中，对涡轮盘用等温锻模材料试样进行去残余应力抛光的步骤如下：

步骤一、采用100-200#砂纸磨平涡轮盘用等温锻模材料试样的金相磨面后用流水冲洗试样表面；

步骤二、从小到大逐级经400-1200#的砂纸磨削涡轮盘用等温锻模材料试样的金相磨面，每磨完一道砂纸后都充分流水冲洗，试样平转90度再磨下一道砂纸，把前道划痕磨掉；