The invention belongs to the field of nickel base superalloy, and relates to a new process for optimizing the microstructure and properties of a low rhenium nickel based single crystal alloy. The invention adopts the computer simulation software combined with experimental methods of differential thermal analysis, a more accurate determination of heat treatment process; at the same time, the invention uses hot isostatic pressing technology and heat treatment technology, can effectively eliminate micro porosity and shrinkage in single crystal casting and other casting defects at the same time, through the complementary advantages and avoid crystallization of the casting surface in the existing, improve the casting properties of single crystal and lasting strength; moreover, the invention avoids the traditional heat treatment process of castings are easy to be caused by the initial melting phenomenon and appeared three times through the aging treatment by ladder type heating method, compared with the traditional aging treatment gained more number of gamma 'strengthening phase the precipitation and strengthening phase distribution, appropriate size, regular shape, can further improve the alloy anti fatigue and anti deformation ability.
【技术实现步骤摘要】
一种低铼单晶铸件的组织及性能优化新工艺
本专利技术属于镍基高温合金领域,涉及一种低铼镍基单晶合金的组织及性能优化新工艺。
技术介绍
镍基单晶高温合金具有良好的抗蠕变和抗疲劳性能,良好的抗氧化及耐腐蚀性能,被广泛的应用于航空发动机和工业燃气轮机的热端部件。随着航天技术和燃气轮机技术的发展,高温合金工作温度也相应提高,因此,合金中的难熔元素含量不断地提高,在第三代镍基高温合金中,Re、Mo、W、Ta等强化元素的总含量已经超过20wt%,其中元素Re具有重要的作用,因此以Re含量0%、3%、6%作为区分第一代、第二代和第三代镍基单晶高温合金的标准。大量的难熔元素加入使得合金微观组织在定向凝固过程中偏离平衡状态,出现枝晶偏析,γ’相尺寸不均匀,以及低熔点共晶相析出,显微疏松等铸态缺陷,严重影响合金的各项性能,因而在使用前都必须经过合适的处理。在高温合金服役过程中,显微疏松是失效发生的主要裂纹源之一,利用热等静压技术可以有效消除合金中的显微疏松,改善微观组织,提高合金致密度;对于第三代高温合金而言,高含量的难熔元素,尤其是Re元素的加入,显著提高了各元素的互扩散系数,加重了铸态偏析,使得枝晶间共晶组织更容易出现初熔,缩小了热处理窗口,因而采取多段式热处理才能够消除低熔点共晶,提高强化相形貌和体积分数,改善合金的各项性能。关于镍基单晶高温合金的优化工艺设计与研究已较为普遍的存在,通过专利检索发现:中国专利文献号CN104404418A“一种镍基高温合金的热处理方法”记录了一种热处理方法,此方法虽然能够提高合金的热加工性能,但是没有进行均匀化热处理,导致合金初始组织不均 ...
【技术保护点】
一种低铼单晶铸件的组织及性能优化新工艺,其特征在于,具体步骤如下:步骤一:铸件表面清洁;步骤二:确定合金热处理区间;步骤三:制备单晶分析试样;步骤四:确定制成的单晶铸件液相线温度和固相线温度;步骤五:对铸件进行均匀化热处理;步骤六:热等静压处理;步骤七:对高温合金铸件进行固溶处理,空冷至室温;步骤八:对经步骤七处理后的铸件进行一次时效处理,空冷至室温;步骤九:对经步骤八处理后的铸件进行二次时效处理,空冷至室温;步骤十:进行低温时效处理。
【技术特征摘要】
1.一种低铼单晶铸件的组织及性能优化新工艺,其特征在于,具体步骤如下:步骤一:铸件表面清洁;步骤二:确定合金热处理区间;步骤三:制备单晶分析试样;步骤四:确定制成的单晶铸件液相线温度和固相线温度;步骤五:对铸件进行均匀化热处理;步骤六:热等静压处理;步骤七:对高温合金铸件进行固溶处理,空冷至室温;步骤八:对经步骤七处理后的铸件进行一次时效处理,空冷至室温;步骤九:对经步骤八处理后的铸件进行二次时效处理,空冷至室温;步骤十:进行低温时效处理。2.如权利要求1所述的一种低铼单晶铸件的组织及性能优化新工艺,其特征在于,所述步骤一中,首先利用高压喷砂机除去铸件表面附着物,利用清洁液洗去铸件表面沙尘油污,清洗液为20%-30wt%浓度的NaOH溶液,加热至50℃,随后将清理后的铸件浸泡在清洗液中10-15min,取出后在清水中浸泡5min。3.如权利要求1所述的一种低铼单晶铸件的组织及性能优化新工艺,其特征在于,所述步骤二,利用热力学软件Jmatpro对所述合金成分进行平衡条件下相图模拟,初步确定合金固溶热处理温度区间为1290℃~1360℃。4.如权利要求1所述的一种低铼单晶铸件的组织及性能优化新工艺,其特征在于,所述步骤三,在单晶铸件不同部位切取热分析试样,抛光除去表面氧化层。5.如权利要求1所述的一种低铼单晶铸件的组织及性能优化新工艺,其特征在于,所述步骤四,将试样放入热分析仪内,升温最高至1500℃,随后...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵玉涛,梁向锋,朱宵旭,孟祥锋,矫日伟,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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