[发明专利]高强高弹Ni-Cr-Co-W基合金丝材及其制备方法

说明书

本发明涉及合金丝材技术领域，尤其是涉及一种高强高弹Ni‑Cr‑Co‑W基合金丝材及其制备方法。制备方法包括：按Ni‑Cr‑Co‑W基合金成分配料，精炼后浇注得到重熔电极棒；将重熔电极棒经真空自耗得到合金锭；配料中包括按质量百分比计的Zr 0.05％～0.1％；将合金锭均匀化处理后，锻造得到方形锭坯，热轧成盘条；将盘条固溶处理，进行归圆、剥皮和覆膜处理；将盘条依次进行多火次拉拔和退火直至得预设直径合金丝材；每火次变形量范围为20％～60％，末火次变形量为20％～40％。本发明通过采用适宜的成分，配合特定的拉拔变形量，使丝材兼具强度、弹力、塑韧性，能够在Φ1.0mm的芯棒上顺利绕制弹簧，成材率高。

技术领域

本发明涉及合金丝材技术领域，尤其是涉及一种高强高弹Ni-Cr-Co-W基合金丝材及其制备方法。

背景技术

航空发动机的高温丝材弹簧一般选用GH4169(IN718)、GH145(X-750)、GH90(Nimonic90)和GH738(Waspaloy)等高温合金。但对一些特殊的弹性构件，如滑油系统中的丝材弹簧，上述高温合金因强度或弹性模量不足，无法满足此类弹性构件的使用要求，故而需要选用同时具有更高强度和高弹性模量的高温合金。针对航空发动机特殊弹性构件的材料需求，现已开发出一种高强高弹性模量的镍-铬-钴基高温合金。该合金采取多种强化措施相结合：高含量的W固溶强化、高含量的Al、Ti弥散强化和时效前冷变形强化。另一方面，冷变形也进一步促进了时效过程中γ′相的析出强化。这使该合金具有比其它同类高温合金更高的室温抗拉强度和弹性模量。同时，该合金还具有优异的应力松弛抗力、疲劳强度和在多种腐蚀介质中的耐腐蚀性能，是制造高强度、高弹性构件的理想材料。国内外对多型号航空发动机特殊弹性构件用该合金丝材具有迫切需求。

然而该合金的冶金工艺和性能独特，高的合金化程度使该合金的冷、热加工成形非常困难，工艺参数对性能影响非常敏感，具体如下：1)该合金的合金化程度高，脆性大，热加工窗口窄；2)冷加工硬化指数大，中间退火开裂倾向严重；3)丝材冷拔沿径向变形极不均匀，从而导致组织分布异常，即内部正常再结晶组织被浅表层变形量过大而形成的项链状细晶组织包覆；4)丝材供应态的冷变形量与时效工艺对后续弹簧的加工成型和弹力影响非常复杂。目前对该合金丝材加工尚缺乏深入研究，无法顺利制备出满足技术指标要求的丝材以及合格的丝材弹簧，成材率极低。

高强度、高弹性构件对航空发动机的安全服役起重要作用，属于使用型号多、用量少、规格品种多、性能要求高而不可替代的关键构件。因此，研究出兼具高强韧性的合金丝材的制备方法对保障关键装备制造具有十分重要的意义，也是本领域亟待解决的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供高强高弹Ni-Cr-Co-W基合金丝材的制备方法，以解决现有技术中存在的Ni-Cr-Co-W基合金丝材无法兼具高强韧性的技术问题。

本发明的第二目的在于提供采用上述制备方法制备得到的高强高弹Ni-Cr-Co-W基合金丝材。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

高强高弹Ni-Cr-Co-W基合金丝材的制备方法，包括如下步骤：

(a)按Ni-Cr-Co-W基合金成分配料，进行精炼后浇注得到重熔电极棒；将所述重熔电极棒经真空自耗得到合金锭；其中，所述配料中，包括按质量百分比计的Zr 0.05％～0.1％；

(b)将所述合金锭均匀化处理后，于1140～1160℃保温处理后锻造，得到60～80mm方形锭坯，然后加热到1140～1160℃保温1～2h后，热轧成直径为8～12mm的盘条；

(c)将所述盘条于1050～1140℃保温处理20～80min后，炉冷至≤600℃后，空冷；然后进行归圆、剥皮和覆膜处理；