[发明专利]一种GH4099镍基合金构件及其粉末冶金成形工艺

说明书

本发明公开了一种GH4099镍基合金构件及其粉末冶金成形工艺，属于粉末冶金高温合金技术领域。该工艺是将GH4099镍基合金粉料进行热等静压成形得到粉末坯料，再对粉末坯料进行热处理，得到形状及力学性能均满足要求的GH4099镍基合金构件。本发明通过热等静压成形GH4099粉末，实现精度更高、复杂程度更高的构件制造，实现了复杂构件的快速制造与直接制造。可保证粉末构件的成形质量，组织均匀，无气孔、裂纹及未熔颗粒等缺陷。使高温合金热等静压成形构件综合力学性能达到锻件水平，从而提高了高温合金构件的综合力学性能，从而拓展了应用范围。

技术领域

本发明涉及粉末冶金高温合金技术领域，具体涉及一种GH4099镍基合金构件及其粉末冶金成形工艺。

背景技术

GH4099合金是我国冶金与航空工业部门大力协同自行研制的一种高温合金，最初设计用于航空燃气涡轮发动机加力燃烧室筒体。成分与苏联的ЭП693合金相近，是一种以Ni、Co为基体，采用W、Mo、Cr等合金元素进行固溶强化，Al、Ti元素为时效强化元素的典型的时效强化型镍基高温合金，该合金使用温度可达1000℃，具有优异的综合力学性能。

目前GH4099合金常用的制备方法为轧制和锻造，然而由于镍基高温合金强度和硬度高、塑性加工过程中变形能力差，试样易发生开裂导致成品率较低；同时轧制和锻造产品的材料利用率较低，使得相关产品的成本居高不下。粉末冶金法(Powder metallurgy,PM)能够制备材料组织细小、成分均匀、无宏观偏析、力学性能优异、稳定性良好且制造周期短、可近净成形复杂形状零部件且材料利用率高成为高温合金构件的理想制备方法之一，受到了研究者的广泛关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GH4099镍基合金构件及其粉末冶金成形工艺，该工艺可保证粉末构件的成形质量，组织均匀，无气孔、裂纹及未熔颗粒等缺陷，从而提高了合金构件的综合力学性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种GH4099镍基合金构件的粉末冶金成形工艺，该粉末冶金成形工艺具体包括以下步骤：

(1)准备GH4099预合金粉末，将粉末进行筛分以得到尺寸小于等于106微米的粉末，将筛分出的粉末装入碳钢或不锈钢包套中，高温除气并封焊；

(2)热等静压处理：将步骤(1)获得的装有粉末的包套放入热等静压设备中，以同时升温升压的方式达到预定温度T1和压力F1后进行保温保压处理，以保证材料组织致密化；

(3)停止加热，随炉冷却至室温，获得GH4099合金构件坯料；

(4)对步骤(3)合金构件坯料进行热处理，得到形状及力学性能均满足要求的GH4099镍基合金构件。

上述步骤(1)中，所述GH4099预合金粉末采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法(electrode induction melting gas atomization,EIGA)或等离子旋转电极雾化法(plasma rotating electrode process,PREP)制备。

上述步骤(1)中，筛分后的粉末的粒径为106μm以下，其中D₁₀为15μm～35μm，D₅₀为40μm～70μm，D₉₀为80μm～100μm。

上述步骤(2)中，热等静压温度T1的取值范围为(T_γ‘+120℃)～(T_γ‘+150℃)之间，其中：T_γ‘为GH4099合金的γ’溶解温度，T_γ‘为1100℃。

上述步骤(2)中，保温时间为2h～5h。

上述步骤(2)中，保温过程的压力F1应大于等于120MPa。