一種顆粒狀δ相均勻分布的GH4169合金制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種顆粒狀δ相均勻分布的GH4169合金制備方法，屬于高溫合金材料制備的工藝領(lǐng)域?；诶渥冃魏蜔崽幚砉に囅嘟Y(jié)合的方式，包括GH4169合金的冷變形與熱處理，首先對固溶后的板坯進(jìn)行30％以上的冷軋變形，再經(jīng)985℃±5℃保溫1h后真空氬氣保護(hù)下快速冷卻，然后對板坯進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)雙時(shí)效處理，最終獲得在GH4169合金晶界和晶內(nèi)均勻分布的顆粒狀δ相，最終實(shí)現(xiàn)提高GH4169合金強(qiáng)度，降低其裂紋擴(kuò)展速率，獲得更好疲勞性能的目的。
【專利說明】一種顆粒狀S相均勻分布的GH4169合金制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種顆粒狀δ相均勻分布的GH4169合金制備方法,屬于高溫合金材料制備的工藝領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]由于GH4169合金在-253?650°C之間具有很高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、持久強(qiáng)度和塑性，并且具有良好的抗腐蝕、抗輻照、熱加工及焊接性能，在航空、航天、石油、化工及能源等領(lǐng)域具有廣泛用途，其用量占世界變形高溫合金總產(chǎn)量的45%以上。因此，其組織和相的變化一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)，尤其是針對合金中存在的δ相含量、分布及形貌變化，更是研究中的熱點(diǎn)。
[0003]有研究表明，δ相對GH4169合金的強(qiáng)度和裂紋的萌生與擴(kuò)展具有重要影響。在關(guān)于δ相對GH4169合金室溫力學(xué)性能影響的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)合金中析出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.45%的S相時(shí)，其屈服和抗拉強(qiáng)度分別提高了 233MPa和181MPa，原因在于δ相在晶界上析出降低了合金的缺口敏感性；而司家勇等人的研究[司家勇，劉鋒.δ相對Inconel 718合金組織與疲勞性能影響的研究進(jìn)展.材料導(dǎo)報(bào).2013(07):89-92.]表明，當(dāng)δ相以顆粒狀析出并且均勻分布于晶界和晶內(nèi)時(shí)，合金的力學(xué)性能最佳，原因是在變形過程中δ相對位錯的阻礙作用由繞過變成切過機(jī)制，合金強(qiáng)度進(jìn)一步得到提高。此外，Viskari等人[LViskari, Y Cao, M Norell, et al.Grain boundary microstructure and fatigue crackgrowth in Allvac 718Plus superalloy.2011，528 (6): 2570-2580]分析了 Inconel 718合金(GH4169)含δ相和不含δ相情況下合金持久疲勞極限的變化，研究結(jié)果表明:當(dāng)合金中存在S相時(shí)可有效降低裂紋的擴(kuò)展速率，從而提高材料的持久疲勞性能。在熱成形過程中，由于溫度受周圍環(huán)境影響較大，因此工件或坯料的溫度場分布往往很不均勻，而δ相的含量、形貌及分布對溫度又十分敏感。利用熱成形方式，效率低，能耗大，工件或坯料表面也會由于高溫而發(fā)生嚴(yán)重氧化。因此，采用熱成形方式獲得均勻分布的顆粒狀S相是不可行的。
[0004]因此，有必要考慮將GH4169合金變形與熱處理析出δ相分開，最終獲得在晶界和晶內(nèi)均勻分布的顆粒狀S相。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于基于冷變形和熱處理工藝相結(jié)合的方式，提供一種顆粒狀δ相均勻分布的GH4169合金高效制備方法，從而進(jìn)一步提高GH4169合金的強(qiáng)度，降低其裂紋擴(kuò)展速率，提高疲勞壽命。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]一種顆粒狀δ相均勻分布的GH4169合金制備方法，包括GH4169合金的冷變形與熱處理，首先對固溶后的板坯進(jìn)行30%以上的冷軋變形，再經(jīng)985°C ±5°C保溫Ih后真空氬氣保護(hù)下快速冷卻，然后對板坯進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)雙時(shí)效處理，最終獲得在GH4169合金晶界和晶內(nèi)均勻分布的顆粒狀S相。
[0008]所述的顆粒狀δ相均勻分布的GH4169合金制備方法，GH4169合金的冷變形及熱處理包括如下步驟:
[0009]a)對GH4169板料進(jìn)行985°C ±5°C保溫Ih固溶處理；
[0010]b)對板坯進(jìn)行變形量為30%以上的軋制變形；
[0011]c)對冷變形后的板坯用酒精或丙酮進(jìn)行清洗；
[0012]d)對冷變形板坯進(jìn)行熱處理，熱處理制度為:985°C ±5°C保溫lh，真空氬氣保護(hù)下快速冷卻；
[0013]e)對板坯進(jìn)行雙時(shí)效處理:720°C ±5°C保溫8h，以50°C /h冷卻至620°C ±5°C保溫8h，真空氬氣保護(hù)下快速冷卻。
[0014]所述的顆粒狀δ相均勻分布的GH4169合金制備方法，對板坯進(jìn)行軋制變形的變形量優(yōu)選為40?70%。
[0015]本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是:
[0016]本發(fā)明首先對固溶后的GH4169合金板坯進(jìn)行30%以上的冷軋變形；再在特定的985 °C ±5°C保溫Ih后真空氬氣保護(hù)下快速冷卻；然后對板坯進(jìn)行雙時(shí)效處理(7200C ±5°C保溫8h，以50°C /h冷卻至620°C ±5°C保溫8h，真空氬氣保護(hù)下冷卻)。從而可以獲得在合金晶界和晶內(nèi)均勻分布的顆粒狀δ相，最終實(shí)現(xiàn)提高GH4169合金強(qiáng)度，降低其裂紋擴(kuò)展速率，獲得更好疲勞性能的目的。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是:
[0018]本發(fā)明包含了 GH4169合金冷變形與熱處理兩部分，利用本發(fā)明可獲得在晶界和晶內(nèi)均勻分布的顆粒狀S相，不僅提高GH4169合金強(qiáng)度，降低其裂紋擴(kuò)展速率；還能提高生產(chǎn)效率，降低材料氧化程度，減少材料浪費(fèi)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為GH4169合金的掃描電鏡圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]在【具體實(shí)施方式】中，本發(fā)明顆粒狀δ相均勻分布的GH4169合金制備方法，包括GH4169合金的冷變形與熱處理，其冷變形與熱處理包括如下步驟:
[0021]a)首先對GH4169板料進(jìn)行985°C ±5°C保溫Ih固溶處理，以消除變形歷史帶來殘余應(yīng)力、組織和相的不均勻性；
[0022]b)對板坯進(jìn)行變形量為30%以上(一般為40?70% )的軋制變形，變形過程中注意板坯的清潔和軋輥的潤滑效果；
[0023]c)對冷變形后的板坯用酒精或丙酮進(jìn)行清洗，以除去板坯表面的油潰，防止其在后續(xù)熱處理時(shí)發(fā)生嚴(yán)重氧化；
[0024]d)對冷變形板坯進(jìn)行熱處理，熱處理制度為:985°C ±5°C保溫lh，真空氬氣(先抽真空，再充氬氣)保護(hù)下快速冷卻。其中，熱處理溫度可隨變形量增大適當(dāng)提高，最高溫度不超過990°C ；
[0025]e)最后對板坯進(jìn)行雙時(shí)效處理:720 °C ±5°C保溫8h，以50°C /h冷卻至620°C ±5°C保溫8h，真空氬氣保護(hù)下快速冷卻。
[0026]下面通過實(shí)施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]實(shí)施例
[0028]對GH4169板料進(jìn)行985°C Ih固溶處理，消除變形歷史帶來殘余應(yīng)力、組織和相的不均勻性；對板坯進(jìn)行變形量為50%的軋制變形；對冷軋后的板坯用丙酮進(jìn)行清洗，除去板坯表面的油潰；冷軋板坯進(jìn)行熱處理，熱處理制度為:985°C lh，真空氬氣保護(hù)下快速冷卻；然后板坯進(jìn)行雙時(shí)效處理:720°C保溫8h，以50°C /h冷卻至620°C保溫8h，真空氬氣保護(hù)下快速冷卻。
[0029]如圖1所示，從GH4169合金的掃描電鏡的掃描電鏡可以看出，合金晶界和晶內(nèi)的組織中析出均勻分布的顆粒狀S相。
[0030]實(shí)施例結(jié)果表明，當(dāng)合金晶界和晶內(nèi)均勻分布的顆粒狀δ相時(shí)，可有效降低裂紋的擴(kuò)展速率，從而提聞材料的持久疲勞性能。
【權(quán)利要求】
1.一種顆粒狀δ相均勻分布的GH4169合金制備方法，其特征在于，包括GH4169合金的冷變形與熱處理，首先對固溶后的板坯進(jìn)行30%以上的冷軋變形，再經(jīng)985°C ±5°C保溫Ih后真空氬氣保護(hù)下快速冷卻，然后對板坯進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)雙時(shí)效處理，最終獲得在GH4169合金晶界和晶內(nèi)均勻分布的顆粒狀S相。
2.按照權(quán)利要求1所述的顆粒狀δ相均勻分布的GH4169合金制備方法，其特征在于，GH4169合金的冷變形及熱處理包括如下步驟: a)對GH4169板料進(jìn)行985°C±5°C保溫Ih固溶處理； b)對板坯進(jìn)行變形量為30%以上的軋制變形； c)對冷變形后的板坯用酒精或丙酮進(jìn)行清洗； d)對冷變形板坯進(jìn)行熱處理，熱處理制度為:985°C±5°C保溫lh，真空氬氣保護(hù)下快速冷卻； e)對板坯進(jìn)行雙時(shí)效處理:720°C±5°C保溫8h，以50°C /h冷卻至620°C ±5°C保溫8h，真空氬氣保護(hù)下快速冷卻。
3.按照權(quán)利要求2所述的顆粒狀δ相均勻分布的GH4169合金制備方法，其特征在于，對板坯進(jìn)行軋制變形的變形量優(yōu)選為40?70%。
【文檔編號】C22F1/10GK104372277SQ201410709368
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】張士宏, 程明, 葉能永, 宋鴻武 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所