一种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金及其制备方法，属于MP159钴基高温合金成形加工及热处理技术领域。所述钴基合金为MP159高温合金板材，制备方法包括以下步骤：将MP159高温合金板材加热并保温，之后水冷至室温；热处理的MP159高温合金板材在液氮中浸泡，并进行深冷轧制；轧制后的MP159高温合金板材进行时效热处理，随后空冷至室温。通过液氮深冷轧制+时效热处理的制备工艺在MP159高温合金中制备出具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状γ

【技术实现步骤摘要】
一种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金及其制备方法，属于MP159钴基高温合金成形加工及热处理


技术介绍

[0002]MP159高温合金因高的强度、良好的延展性和优异的耐腐蚀性能被广泛用于制造航空航天等领域的超高强度螺栓紧固件。但是在太空服役过程中，仍然会受到航空发动机产生的高温高压和燃料燃烧产生的钠、硫以及氯化物等恶劣复杂环境的影响。因此，进一步提高MP159钴基高温合金的耐腐蚀性能是航空航天领域亟待解决的关键工程问题。
[0003]MP159高温合金是一种冷变形强化的钴基高温合金，其强化方式主要通过冷变形+时效热处理析出γ
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强化相进行强化。目前大量的研究工作都只是致力于改善MP159高温合金的力学性能，如蔡叶青等人研究了冷拔工艺对合金力学性能具有明显提高，其极限抗拉强度较初始固溶态相比提升了75％，贾宇豪等人则是通过冷轧+时效工艺强化合金板材，其中室温拉伸强度和延伸率分别可达1.8GPa和12.5％。随着航空航天领域的快速发展，对MP159高温合金热腐蚀抗性的要求越来越高。但很少有文献报道如何提高MP159高温合金的抗高温腐蚀性能。近年来，一些文献报道具有晶体缺陷的γ
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相不仅能够提高IN718高温合金的力学性能，还能够提高IN718高温合金的热腐蚀抗性。但目前并没有文献报道如何在MP159高温合金中制备出具有晶体缺陷的γ
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强化相的制备工艺。因此，如何通过简单的制备工艺制备出具有大量晶体缺陷的强化相，以提高MP159高温合金的热腐蚀抗性显得尤为关键。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供了一种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金及其制备方法，即通过液氮深冷轧制+时效热处理的制备工艺在MP159高温合金中制备出具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状γ
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强化相，这种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状γ
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强化相能够显著提高MP159高温合金的抗热腐蚀性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提出了一种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金的制备方法，所述钴基合金为MP159高温合金板材，化学成分组成为：Co 35.7wt％、Ni 25.5wt％、Cr 19.0wt％、Fe 9.0wt％、Mo 7.0wt％、Ti 3.0wt％、Nb0.6 wt％和Al余量；制备方法包括以下步骤：
[0007](1)固溶处理：将MP159高温合金板材加热并保温，之后水冷至室温；
[0008](2)深冷轧制：将步骤(1)处理的MP159高温合金板材在液氮中浸泡，并进行深冷轧制；
[0009](3)时效处理：将步骤(2)轧制后的MP159高温合金板材进行时效热处理，随后冷空至室温，即可。
[0010]进一步地，步骤(3)中，所述时效热处理的温度为800℃，保温时间为2
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25h。
[0011]进一步地，步骤(1)中，加热至1050℃，保温4h。
[0012]进一步地，步骤(2)中，在液氮中浸泡15min。
[0013]进一步地，步骤(2)中，深冷轧制采用多道次轧制方式进行轧制，每道次轧制结束后，迅速放入液氮中浸泡10min，再进行下一道次的轧制。
[0014]进一步地，每道次压下量为MP159高温合金板材原始厚度的10％。
[0015]进一步地，步骤(2)中，MP159高温合金板材经过深冷轧制后变形量为原始厚度的48％。
[0016]本专利技术还提供了一种上述制备方法制备得到的具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金。
[0017]本专利技术公开了以下技术效果：
[0018](1)本专利技术通过深冷轧制不仅细化MP159高温合金板的晶粒，还可以大幅度增加合金内部的位错密度以及高密度的层错及形变纳米孪晶。与普通室温轧制工艺相比，在相同条件下本专利技术采用的深冷轧制+时效热处理制备工艺可在MP159高温合金中制备出具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状γ
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强化相，在热腐蚀过程中，具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状γ
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相可作为元素从基体向外扩散的有效通道，在合金表面形成更平整致密的氧化膜，从而显著提高MP159高温合金板材的抗热腐蚀性能。
[0019](2)本专利技术的工艺简单、操作方便，适合大规模推广生产。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为实施例1处理后的MP159高温合金板材的透射电镜显微组织图；其中(a)为时效2h后析出的棒状γ
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相的明场图像，(b)为(a)区域的放大图，(b)中左上角小图为该区域的选区电子衍射斑点，(c)为棒状γ
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相透射的高分辨显微组织图；
[0022]图2为实施例1处理后的MP159高温合金板材的EDS元素分布图；
[0023]图3为实施例2处理后的MP159高温合金板材的透射电镜显微组织图；
[0024]图4为实施例2处理后的MP159高温合金板材的EDS元素分布图；
[0025]图5为对比例1处理后的MP159高温合金板材的透射电镜显微组织图；
[0026]图6为对比例1处理后的MP159高温合金板材的EDS元素分布图；
[0027]图7为对比例2处理后的MP159高温合金板材的透射电镜显微组织图，其中(a)为时效后的析出相，(b)为析出相的放大图片，(c)为析出相的选区电子衍射图，(c)中右上角小图为该区域的选区电子衍射斑点；
[0028]图8中为实施例2和对比例2中的MP159高温合金板材质量损失随着热腐蚀时间的变化图，(a)为整体变化图，(b)为第二阶段变化图；
[0029]图9为本专利技术实施例2合金试样在800℃第5次循环后的横截面透射电镜显微组织图；
[0030]图10为本专利技术实施例2合金试样在800℃第5次循环后的横截面EDS图像；
[0031]图11为本专利技术对比例2合金试样在800℃第5次循环后的横截面透射电镜显微组织图；
[0032]图12为本专利技术对比例2合金试样在800℃第5次循环后的横截面EDS图像。
具体实施方式
[0033]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0034]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金的制备方法，其特征在于，所述钴基合金为MP159高温合金板材，制备方法包括以下步骤：(1)将MP159高温合金板材加热并保温，之后水冷至室温；(2)将步骤(1)处理的MP159高温合金板材在液氮中浸泡，并进行深冷轧制；(3)将步骤(2)轧制后的MP159高温合金板材进行时效热处理，随后冷空至室温，即可。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述时效热处理的温度为800℃，保温时间为2
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25h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，加热至1050℃，保温4h。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭元标，曾梦婷，张文玮，杨亚，向嵩，石维，黄朝文，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：