[发明专利]一种增材制造用GH4169镍基高温合金及其热处理方法

说明书

本发明提供了一种增材制造用GH4169镍基高温合金及其热处理方法，所述热处理方法包括以下步骤：将GH4169镍基高温合金依次进行一级热处理、一级冷却、热等静压处理、二级冷却、固溶处理、三级冷却、时效处理以及四级冷却；所述热处理方法优化了热处理工艺，与传统的铸锻件热处理工艺相比，极大地提升了热处理后的GH4169镍基高温合金的力学性能，使其满足研制要求，具有较好的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种增材制造用GH4169镍基高温合金及其热处理方法。

背景技术

增材制造，常被称为3D打印，被广泛用于航空航天、医疗等领域。由于其成型过程是由粉末或丝材等材料层层堆积而成，具有材料利用率高、产品生产开发周期短的优点，同时对产品的形状几乎没有限制，可直接成型网格、空腔等复杂结构，因此常被用于制造形状复杂、难加工的零件。目前，以高能束流为热源的增材制造技术是金属零部件快速成型的主要发展方向。

GH4169作为一种沉淀硬化型镍基高温合金，最佳使用温度区间为-253℃～650℃，在此温度区间其具有良好的耐蚀性、焊接性、抗氧化性及高的抗拉强度、屈服强度、塑性等一系列优异的性能，且在700℃下仍具有较高的拉伸强度、抗蠕变强度、疲劳强度和断裂强度，广泛应用于航空航天、核能、石油工业和挤压模具中。但是由于增材制造多采用激光成型，金属熔化后的凝固时间小于10^-4s，因此零件的性能，尤其是塑性难以达到传统工艺的要求。同时传统铸锻件的热处理工艺难以匹配增材制造高温合金零件。因此需要特殊的热处理方式来匹配增材制造零件的需求。

CN109763081A公开了一种镍基沉淀硬化型高温合金的热处理工艺，包括如下的工艺步骤：1)将镍基沉淀硬化型高温合金在空气炉中加热至480～520℃，保温30～40min，得到预热后的高温合金产品；2)将步骤1)中预热后的高温合金产品转移至另一加热炉内，该加热炉内提前加热至1080～1100℃，放入预热后的高温合金产品后，待加热炉内温度恢复至1080～1100℃后，开始计时，保温10～15min，出炉空冷；3)将步骤2)中固溶后的高温合金产品加热至740～760℃，保温3～5小时，充氩气冷却，进行时效，得到高温合金成品。该热处理工艺处理后的高温合金零件屈服强度较低，最高仅为765MPa，有待进一步提升。

CN110846600A公开了一种增材制造单晶镍基高温合金的多台阶回复热处理方法，方法包括以下步骤：清理增材制造单晶镍基高温合金在增材制造工艺中引入的表面杂晶层，确定增材制造单晶镍基高温合金在室温下γ′相体积分数，γ′相体积分数为室温下γ′相体积分数的第一百分比所对应的温度值作为台阶一温度，并在所述台阶一温度下保温第一时长，将γ′相体积分数减少第二百分比所对应的温度作为台阶二温度，在所述台阶二温度下保温第二时长，持续循环直到升温到γ′相体积分数到达第三百分比所对应的温度区间，在其台阶温度下保温第M时长，M为自然数，台阶回复热处理后的增材制造单晶镍基高温合金进行标准热处理得到单晶镍基高温合金；该热处理方法步骤复杂，时间长，不利于工业化应用。

综上所述，如何改进增材制造镍基高温合金的热处理方法，进一步提高镍基高温合金性能，满足使用要求，成为当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种增材制造用GH4169镍基高温合金及其热处理方法，所述热处理方法通过优化热处理工艺，极大地提升了热处理后的GH4169镍基高温合金的性能，使其满足研制要求，具有较好的工业化应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种增材制造用GH4169镍基高温合金的热处理方法，所述热处理方法包括以下步骤：

将GH4169镍基高温合金依次进行一级热处理、一级冷却、热等静压处理、二级冷却、固溶处理、三级冷却、时效处理以及四级冷却。