一种获得均匀细小晶粒组织GH4169合金锻件的方法技术

本发明专利技术涉及一种获得均匀细小晶粒组织GH4169合金锻件的方法，通过先进行分级时效热处理然后进行再结晶退火的方式消减GH4169合金锻造混晶组织并且均匀细化晶粒。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术通过相相变均匀析出δ相，然后促进静态再结晶形核在合金中均匀发生，并且利用δ相有效阻碍晶粒生长，再选择合理的热处理保温温度、保温时间，实现对GH4169合金混晶组织的消减，同时细化晶粒，提高GH4169合金锻件的组织稳定性和均匀性。锻件的组织稳定性和均匀性。锻件的组织稳定性和均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种获得均匀细小晶粒组织GH4169合金锻件的方法


[0001]本专利技术涉及镍基高温合金材料热处理
，更确切地说，它涉及一种获得均匀细小晶粒组织GH4169合金锻件的方法。

技术介绍

[0002]GH4169合金在
‑
253～650℃温度范围内具有优异的强度，较强的抗疲劳和抗蠕变性能，以及良好的耐腐蚀性和抗氧化性，因此被广泛应用于航空发动机关键热端零部件(如涡轮盘、叶片等)的制造。
[0003]涡轮盘是航空发动机的关键零件，在服役过程中承受着复杂的温度、应力作用，因此GH4169合金涡轮盘往往需要较高的组织均匀性和稳定性。然而在锻造成形过程中，由于摩擦、坯料的复杂形状、模具的激冷效应等，会导致锻件各处变形不均匀，部分区域再结晶程度较低，残存大量变形组织，从而导致锻件中出现混晶组织。混晶组织的存在会导致GH4169合金构件使用性能恶化和服役寿命缩短，因此有必要开发消减混晶组织，均匀细化晶粒的方法。然而，由于锻件各区域的应变差异较大，改变锻造工艺消减混晶组织细化晶粒通常难度较大，且成本较高。对锻件进行再结晶退火热处理可以促进再结晶行为的发生，从而能够提高GH4169合金锻件的再结晶程度，促进混晶组织的消减。另外，GH4169合金在780～980℃之间能够析出δ相，δ相能够阻碍晶界的迁移，并且为再结晶提供形核位点，搭配再结晶退火可以促进混晶组织向均匀再结晶组织转变。但是，直接析出时δ相主要在高能的晶界和孪晶界处析出，随着时效时间的延长在部分晶粒内部仅会析出少量δ相。δ相的不均匀分布会导致再结晶形核和晶粒生长行为的区域差异性，不利于混晶组织的消除和晶粒的均匀细化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种获得均匀细小晶粒组织GH4169合金锻件的方法，通过先进行分级时效热处理然后进行再结晶退火的方式消减GH4169合金锻造混晶组织并且均匀细化晶粒，包括以下步骤：
[0005]步骤1、获取含有混晶组织的GH4169合金锻件，并对所述含有混晶组织的GH4169合金锻件进行第一级时效热处理，在690～750℃保温8～12h；
[0006]步骤2、将第一级时效热处理后的GH4169合金锻件在1～2h内升温至890～910℃进行第二级时效热处理，时效时间为7～11h；
[0007]步骤3、对第二级时效热处理后的GH4169合金锻件进行再结晶退火热处理，再结晶退火温度控制在1000～1040℃，时间控制在5～25分钟。
[0008]作为优选，步骤1中，所述含有混晶组织的GH4169合金锻件为同时存在粗大变形晶粒和细小再结晶晶粒的GH4169合金锻件，所述含有混晶组织的GH4169合金锻件的整体再结晶分数为5％～30％。
[0009]作为优选，步骤1中，所述获取含有混晶组织的GH4169合金锻件，包括：将GH4169合
金锻坯进行固溶处理，并对固溶处理后的GH4169合金进行变形处理。
[0010]本专利技术的原理为：先在GH4169合金锻件中充分析出γ
″
相，然后再使得γ
″
相转变为δ相，由于γ
″
相在基体上的析出较为均匀，因此转变为δ相后也能使得δ相均匀分布。然后在退火过程，均匀分布的δ相能够为再结晶提供均匀分布的形核位点，并且避免晶粒的过快长大以及不同区域晶粒长大速度的不均匀。最终，随着再结晶行为的进行，锻件中变形不均匀的各个区域均能够完成再结晶，得到均匀细小的晶粒组织。
[0011]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过γ
″
相相变均匀析出δ相，然后促进静态再结晶形核在合金中均匀发生，并且利用δ相有效阻碍晶粒生长，再选择合理的热处理保温温度、保温时间，实现对GH4169合金混晶组织的消减，同时细化晶粒，提高GH4169合金锻件的组织稳定性和均匀性。
附图说明
[0012]图1为GH4169合金锻造工艺流程图；
[0013]图2为GH4169合金锻件初始组织图；
[0014]图3为实施例1中GH4169合金锻造后再结晶退火工艺路线图；
[0015]图4为实施例1中GH4169合金锻造后再结晶退火后晶粒组织图；
[0016]图5为实施例2中GH4169合金锻造后再结晶退火工艺路线图；
[0017]图6为实施例2中GH4169合金锻造后再结晶退火后晶粒组织图。
具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。
[0019]GH4169合金中的非平衡析出相γ
″
相能够在晶界和晶粒内部均匀分布，在650℃以上保温时还会转变为δ相，从而使得δ相在晶粒和晶界上获得均匀的分布。均匀分布δ相能在GH4169合金锻件再结晶退火热处理过程中促进再结晶形核均匀发生，并且有效抑制晶粒生长。因此，本专利技术可以使得γ
″
相转变为均匀分布的δ相，然后利用δ相对再结晶行为的影响来均匀细化晶粒组织，并通过以下实施例进行说明。
[0020]实施例1：
[0021]步骤1：将GH4169合金锻坯进行固溶处理，固溶温度为1040
±
5℃，固溶时间45分钟，然后立即冷却，冷却介质为常温水；
[0022]步骤2：将固溶处理后的GH4169合金加热至950
±
5℃，然后保温10min，以0.1s
‑1应变速率对合金进行变形，直至变形量达到50％后变形终止，然后立即冷却，冷却介质为常温水；GH4169合金锻坯进行步骤1、2处理的工艺路线如图1所示，变形后的组织如图2所示；
[0023]步骤3：对步骤2所得锻造后含有混晶组织的GH4169合金进行第一级时效热处理，在720℃保温8h；
[0024]步骤4：将第一级时效热处理后的GH4169合金在1h内升温至900℃进行第二级时效热处理，时效时间9h，然后立即冷却，冷却介质为常温水；
[0025]步骤5：对第二级时效热处理后的GH4169合金锻件进行再结晶退火热处理，再结晶
退火温度为1040
±
5℃，时间为10分钟，然后立即在常温水介质中冷却。对变形后GH4169合金实施步骤3、4、5的工艺路线如图3所示，经过热处理后的晶粒组织如图4所示。
[0026]热处理前后晶粒组织如图2、图4所示。图2所示锻件组织状态为粗大扁长变形晶粒与细小再结晶晶粒同时存在的混晶组织，且再结晶程度较低，再结晶晶粒沿着变形晶粒的晶界分布。根据统计数据，锻件的平均晶粒尺寸为63.34μm，再结晶分数为13.73％。经过再结晶退火热处理后，锻件中的混晶组织已经转变为均匀的再结晶晶粒组织，粗大的变形晶粒几乎观察不到。由于δ相的形核辅助作用以及再结晶晶粒受到均匀分布δ相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获得均匀细小晶粒组织GH4169合金锻件的方法，其特征在于，通过先进行分级时效热处理然后进行再结晶退火的方式消减GH4169合金锻造混晶组织并且均匀细化晶粒，包括以下步骤：步骤1、获取含有混晶组织的GH4169合金锻件，并对所述含有混晶组织的GH4169合金锻件进行第一级时效热处理，在690～750℃保温8～12h；步骤2、将第一级时效热处理后的GH4169合金锻件在1～2h内升温至890～910℃进行第二级时效热处理，时效时间为7～11h；步骤3、对第二级时效热处理后的GH4169合金锻件进行再结晶退火热处理，再结晶退火温度控制在1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宁宁，蔺永诚，黄一君，陈子健，童小忠，楼玉民，汪博，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：