一种定向及单晶高温合金的热处理方法技术

本发明专利技术提供了一种定向及单晶高温合金的热处理方法，属于材料加工技术领域。在交变磁场和惰性气体下，将定向及单晶高温合金依次进行均匀化热处理、固溶处理、高温时效处理和低温时效处理。本发明专利技术在均匀化热处理、固溶处理和时效处理时加入交变磁场，能够促进金属元素的扩散，降低元素偏析，促使合金组织更加均匀，从而影响合金γ′相体积分数，提高定向及单晶高温合金力学性能。从实施例可以看出：经交变磁场热处理的定向及单晶高温合金组织分布均匀，γ′相呈立方体；显微硬度值为399.8～417.2HV，在950℃时抗拉强度为675.3～696.2MPa，延伸率为16.21～21.73％，断面收缩率为29.56～34.06％。

【技术实现步骤摘要】
一种定向及单晶高温合金的热处理方法
本专利技术涉及材料加工
，尤其涉及一种定向及单晶高温合金的热处理方法。
技术介绍
高温合金是广泛应用于航空、航天、舰船、发电等领域的关键部件材料，其服役温度在600℃以上，是能承受较大复杂应力并具有表面稳定性的铁基、镍基、钴基等高合金化的奥氏体金属材料。定向及单晶高温合金存在凝固偏析，使合金存在明显的枝晶组织，首先凝固的枝晶轴富集高熔点溶质元素，后凝固的枝晶间富集低熔点溶质元素，而定向及单晶高温合金的强化机理主要为沉淀强化，合金中强化相的含量与体积分数显著影响着其持久和抗拉等力学性能，凝固偏析促使γ′相的形成元素不能在合金中形成合理分布，从对定向及单晶高温合金的力学性能造成较大影响。由于毛坯定向及单晶高温合金强化相没有达到最佳状态，γ′相的体积分数，尺寸，形貌和分布未达到最佳状态，加之偏析等因素，在使用前需对其进行固溶和时效处理。但现有的热处理工艺已相对成熟，很难进一步提高高温合金的力学性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种定向及单晶高温合金的热处理方法。采用本专利技术的热处理方法得到的定向及单晶高温合金具有优异的显微硬度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率和持久寿命，能广泛应用于航空、航天、舰船和发电材料中。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种定向及单晶高温合金的热处理方法，包括以下步骤：在交变磁场和惰性气体的条件下，将定向及单晶高温合金依次进行均匀化热处理、固溶处理、高温时效处理和低温时效处理。优选地，所述交变磁场的强度为0.05～0.11T。优选地，所述均匀化热处理的温度为1200～1210℃，保温时间为0.5～1h。优选地，所述固溶处理的温度为1260～1270℃，保温时间为1～2h。优选地，所述高温时效处理的温度为1070～1090℃，保温时间为2～4h。优选地，所述低温时效处理的温度为860～870℃，保温时间为18～22h。优选地，升温至所述均匀化热处理温度、固溶处理温度、高温时效处理温度和低温时效处理温度的升温速率独立地为5～10℃/min。本专利技术提供了一种定向及单晶高温合金的热处理方法，包括以下步骤：在交变磁场和惰性气体的条件下，将定向及单晶高温合金依次进行均匀化热处理、固溶处理、高温时效处理和低温时效处理。本专利技术在均匀化热处理、固溶处理、高温时效处理和低温时效处理时加入交变磁场，能够促进金属元素的扩散，降低元素偏析，促使合金组织更加均匀，将γ′相体积分数调节为64％左右，并使得γ′相形貌更加规则，分布更加均匀，从而提高定向及单晶高温合金力学性能。同时，本专利技术的热处理方法简单，便于操作。从实施例可以看出：经交变磁场热处理的定向及单晶高温合金组织分布均匀，γ′相呈立方体；显微硬度值为399.8～417.2HV，在950℃时抗拉强度为675.3～696.2MPa，延伸率为16.21～21.73％，断面收缩率为29.56～34.06％，980℃/250Mpa下持久寿命63～91h；能够作为航空、航天、舰船和发电材料。附图说明图1为实施例1中经热处理的定向及单晶高温合金的扫描电镜图片；图2为实施例2中经热处理的定向及单晶高温合金的扫描电镜图片；图3为对比例1中经热处理的定向及单晶高温合金的扫描电镜图片；图4为实施例1和2及对比例1中经热处理的定向及单晶高温合金的持久寿命-时间曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种定向及单晶高温合金的热处理方法，包括以下步骤：在交变磁场和惰性气体的条件下，将定向及单晶高温合金依次进行均匀化热处理、固溶处理、高温时效处理和低温时效处理。在本专利技术中，所述交变磁场的强度优选为0.05～0.11T，更优选为0.055～0.105T，最优选为0.6～0.10T。在本专利技术中，所述惰性气体优选包括氩气、氮气或者氦气。本专利技术对所述定向及单晶高温合金的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售定向及单晶高温合金即可。在本专利技术的实施例中，所述定向及单晶高温合金优选为单晶高温合金DD483。本专利技术的实施例中，优选采用线性切割技术从单晶高温合金DD483试棒中同一平面处切割出Φ15mm×70mm的圆棒试样进行均匀化热处理、固溶处理和时效处理。在本专利技术中，所述均匀化热处理的温度优选为1200～1210℃，更优选为1202～1208℃，最优选为1204～1206℃。在本专利技术中，所述均匀化热处理的保温时间优选为0.5～1h，更优选为0.6～0.9h，最优选为0.7～0.8h。在本专利技术中，所述均匀化热处理的压力优选为常压。在本专利技术中，升温至均匀化热处理温度的升温速率优选为5～10℃/min，更优选为6～9℃/min，最优选为7～8℃/min。在本专利技术中，在均匀化热处理时加入交变磁场，能够使定向及单晶高温合金中难熔金属元素扩散均匀，使粗大γ′相和γ+γ′共晶部分分解，从而提高定向及单晶高温合金的初熔温度，扩大定向及单晶高温合金的热处理窗口，提高固溶处理温度。在本专利技术中，所述均匀化热处理结束后，优选由均匀化热处理温度直接升温至固溶处理温度进行固溶处理。在本专利技术中，所述固溶处理的温度优选为1260～1270℃，更优选为1262～1268℃，最优选为1264～1266℃。在本专利技术中，所述固溶处理的保温时间优选为1～2h，更优选为1.2～1.8h，最优选为1.4～1.6h。在本专利技术中，所述固溶处理的压力优选为常压。在本专利技术中，升温至固溶处理温度的升温速率优选为5～10℃/min，更优选为6～9℃/min，最优选为7～8℃/min。在本专利技术中，在固溶处理时加入交变磁场，能够将定向及单晶高温合金内的碳化物、γ′相充分溶解，得到均匀的过饱和固溶体，便于时效处理时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ'等强化相；同时，过饱和的固溶体能够消除定向及单晶高温合金的应力，提高定向及单晶高温合金的力学性能。在本专利技术中，所述固溶处理结束后，本专利技术优选将固溶处理的产物空冷至室温后，再加热至高温时效处理温度进行高温时效处理。在本专利技术中，所述高温时效处理的温度优选为1070～1090℃，更优选为1075～1085℃，最优选为1080℃。在本专利技术中，所述高温时效处理的保温时间优选为2～4h，更优选为2.5～3.5h，最优选为3.0h。在本专利技术中，所述高温时效处理的压力优选为常压。在本专利技术中，升温至高温时效处理温度的升温速率优选为5～10℃/min，更优选为6～9℃/min，最优选为7～8℃/min。在本专利技术中，在高温时效处理时加入交变磁场，能够促进细小颗粒从过饱和固溶体中析出，进而提高定向及单晶高温合金的力学性能。在本专利技术中，所述高温时效处理结束后，本专利技术优选将高温时效处理的产物空冷至室温后，再加热至低温时效处理温度进行低温时效处理。在本专利技术中，所述低温时效处理的温度优选为860～880℃，更优选为865～875℃，最优选为870℃。在本专利技术中，所述低温时效处理的保温时间优选为18～22h，更优选为19～21h，最优选为20h。在本专利技术中，所述低温时效处理的压力优选为常压。在本专利技术中，升温至低温时效处理温度的升温速率优选为5～10℃/min，更优选为6～9℃/min，最优选为7～8℃/min。在本专利技术中，在低温时效处理时加入交变磁场，能够调整γ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定向及单晶高温合金的热处理方法，包括以下步骤：在交变磁场和惰性气体的条件下，将定向及单晶高温合金依次进行均匀化热处理、固溶处理、高温时效处理和低温时效处理。

【技术特征摘要】
1.一种定向及单晶高温合金的热处理方法，包括以下步骤：在交变磁场和惰性气体的条件下，将定向及单晶高温合金依次进行均匀化热处理、固溶处理、高温时效处理和低温时效处理。2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述交变磁场的强度为0.05～0.11T。3.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述均匀化热处理的温度为1200～1210℃，保温时间为0.5～1h。4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：玄伟东，兰健，杜路发，李传军，任忠鸣，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31