一种含Nb高温合金的均匀化热处理方法技术

本发明专利技术涉及一种含Nb高温合金的均匀化热处理方法，其包括以下步骤：S1.在热处理炉中将含Nb高温合金铸锭件预热至第一预定温度范围；S2.对预热后的含Nb高温合金铸锭件进行多阶段均匀化热处理；以及S3.对经过多阶段均匀化热处理后的含Nb高温合金铸锭件进行冷却，其中，步骤S1中的预热时间与含Nb高温合金铸锭件的长度或质量满足第一函数关系。本发明专利技术所述的含Nb高温合金的均匀化热处理方法将含Nb高温合金材料长度、质量与热处理时间三者建立联系并且采用三段式均匀化工艺，能够减少均匀化时间、更高效节能地使合金实现均匀化、提升合金性能、降低生产成本并且提高生产效率。降低生产成本并且提高生产效率。降低生产成本并且提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种含Nb高温合金的均匀化热处理方法


[0001]本专利技术涉及高温合金
，尤其涉及一种含Nb高温合金均匀化热处理方法。

技术介绍

[0002]高温合金能在例如600℃以上的高温环境下承受较大复杂应力，具备良好的力学性能和表面稳定性，广泛应用于航空发动机和工业燃气轮机中，如涡轮机叶片、涡轮盘、燃烧室等。Nb是高温合金常用的难熔元素和常见的沉淀强化元素，Nb元素进入γ
’
相，形成Ni3(Al,Ti,Nb)，改变γ
’
的晶格常数，进而增大γ和γ
’
的错配度，增加γ
’
相周围的共格应变，起到沉淀强化作用。同时，Nb作为γ
’
相的主要元素，添加Nb元素可以增加γ
’
相数量和尺寸，增强γ
’
相的沉淀强化作用，进而提高合金的屈服强度、持久蠕变性能等机械性能。但含量较高的Nb元素会在合金凝固过程中产生严重偏析，形成大量富Nb的Laves析出相，甚至造成宏观缺陷。Laves相大量消耗Nb元素，降低沉淀强化效果，同时自身的脆性、低熔点都严重影响了合金的机械性能。因此通常需要对含Nb高温合金在适当温度下进行较长时间保温，使Laves相回熔到基体中，然后进一步提高温度，加速偏析元素扩散，直至达到整体均匀化。
[0003]目前，对于这类含Nb高温合金，现有技术通常采用两段式均匀化热处理工艺，工艺较为简单。先在较低温度均匀化使Laves相全部回熔，然后提高温度进行长时间保温实现偏析元素的均匀分布。然而，两段式均匀化热处理工艺容易造成局部过烧、整体未实现均匀的现象，降低材料力学性能，影响后续加工。并且长时间的高温均匀化热处理会产生晶粒异常长大，氧化层增大，增大材料损耗率，提高生产成本等负面作用。同时，受材料传热效率影响，一种固定的均匀化热处理方法并不能完全适用于不同尺寸的高温合金材料。目前现有技术都没有较完善的、普适性强，适用于不同锭型、不同牌号的含Nb高温合金均匀化热处理工艺。
[0004]因此，现有技术仍然有待改进。需要开发一种适用于不同锭型的含Nb高温合金均匀化热处理方法，以消除铸态高温合金的低熔点、脆性析出相Laves相，使偏析元素均匀化，这对获得性能优异的含Nb高温合金有重要作用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种适用于不同锭型的含Nb高温合金均匀化热处理方法，该方法可以有效地对不同尺寸的高温合金材料进行均匀化，有效地消除该合金中不均匀的成分与组织，同时避免出现局部熔化、基体出现孔洞等过烧现象，避免影响高温合金的后续加工和机械性能。
[0006]具体地，本专利技术提供了一种含Nb高温合金的均匀化热处理方法，其包括以下步骤：S1.在热处理炉中将含Nb高温合金铸锭件预热至第一预定温度范围；S2.对预热后的含Nb高温合金铸锭件进行多阶段均匀化热处理；以及S3.对经过多阶段均匀化热处理后的含Nb高温合金铸锭件进行冷却，其中，步骤S1中的预热时间与含Nb高温合金铸锭件的长度或质量满足第一函数关系。
[0007]在一些实施例中，所述第一预定温度范围为700℃～900℃，并且当含Nb高温合金铸锭件的质量小于200kg或者长度小于300mm时，所述第一函数关系为以下等式一；当含Nb高温合金铸锭件的质量大于200kg并且小于500kg或者长度大于300mm时，所述第一函数关系为以下等式二；当含Nb高温合金铸锭件的质量大于500kg时，所述第一函数关系为以下等式三：
[0008]t1＝2+(0.013～0.023)*L
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式一
[0009]t1＝2+(0.013～0.023)*L+(1.5～2)*10
‑5*L2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式二
[0010]t1＝2+(0.013～0.023)*L+(1.5～2)*10
‑5*L2+(1.7～4.2)*10
‑3W等式三
[0011]其中，t1表示所述预热时间，L表示含Nb高温合金铸锭件的长度，并且W表示含Nb高温合金铸锭件的质量。
[0012]在一些实施例中，所述多阶段均匀化热处理包括第一阶段均匀化热处理，所述第一阶段均匀化热处理的第一阶段均匀化温度为第二预定温度范围并且所述第一阶段均匀化热处理的第一保温时间与所述第一阶段均匀化温度满足第二函数关系。
[0013]在一些实施例中，第二函数关系为以下等式四：
[0014]t2＝(1.5～4)+(0.8～3.10)*10
10
exp(
‑
0.0186*T)等式四
[0015]其中，t2为所述第一保温时间，并且T为所述第一阶段均匀化温度。
[0016]在一些实施例中，第二预定温度范围为1100℃～1140℃，并且所述多阶段均匀化热处理进一步包括第二阶段均匀化热处理和第三阶段均匀化热处理，其中所述第二阶段均匀化热处理的第二阶段均匀化温度为1160℃，所述第二阶段均匀化热处理的第二保温时间为15～25h，所述第三阶段均匀化热处理的第三阶段均匀化温度为1190℃，所述第三阶段均匀化热处理的第三保温时间为25～60h。
[0017]在一些实施例中，步骤S1和步骤S2中的升温速率各自为200℃/h～450℃/h。
[0018]在一些实施例中，步骤S3包括对经过多阶段均匀化热处理后的含Nb高温合金铸锭件进行炉内冷却和炉外冷却，并且炉内冷却至900℃～1120℃，炉外冷却至室温。
[0019]在一些实施例中，步骤S3进一步包括含Nb高温合金铸锭件在炉内冷却至1000℃～1120℃时，进行热变形处理。
[0020]在一些实施例中，热变形处理包括热锻造或热轧制。
[0021]在一些实施例中，含Nb高温合金铸锭件为GH4169、GH3625、GH2903、GH2907、GH2909中的一种。
[0022]本专利技术所述的含Nb高温合金的均匀化热处理方法能够针对不同尺寸的高温合金材料采用不同的预热制度，可以使含Nb高温合金从边缘到中心达到均匀受热；针对含Nb高温合金中含低熔点的Laves相，采用先在较低温度下进行第一阶段均匀化热处理的方法；第一阶段均匀化热处理结束后，升温到较高温度实施第二阶段均匀化热处理，均匀化一段时间后，合金均匀化的安全温度提高，再一次提高均匀化温度，避免高温合金材料出现过烧，同时快速达成均匀化；显著降低高温合金长时间处于高温环境引起的晶粒长大和氧化，提高合金收得率，提高生产收益。
附图说明
[0023]图1示出了本专利技术提供的一种含Nb高温合金的均匀化热处理方法的流程示意图；
[0024]图2示出了根据本专利技术的一实施例的含Nb高温合金铸态组织；
[0025]图3示出了图2所示的含Nb高温合金均匀化后的微观组织；
[0026]图4示出了对比例中的含Nb高温合金均匀化后的微观组织；以及...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含Nb高温合金的均匀化热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.在热处理炉中将含Nb高温合金铸锭件预热至第一预定温度范围；S2.对预热后的含Nb高温合金铸锭件进行多阶段均匀化热处理；以及S3.对经过多阶段均匀化热处理后的含Nb高温合金铸锭件进行冷却，其中，步骤S1中的预热时间与含Nb高温合金铸锭件的长度或质量满足第一函数关系。2.根据权利要求1所述的含Nb高温合金的均匀化热处理方法，其特征在于，所述第一预定温度范围为700℃～900℃，并且当含Nb高温合金铸锭件的质量小于200kg或者长度小于300mm时，所述第一函数关系为以下等式一；当含Nb高温合金铸锭件的质量大于200kg并且小于500kg或者长度大于300mm时，所述第一函数关系为以下等式二；当含Nb高温合金铸锭件的质量大于500kg时，所述第一函数关系为以下等式三：t1＝2+(0.013～0.023)*L等式一t1＝2+(0.013～0.023)*L+(1.5～2)*10
‑5*L2等式二t1＝2+(0.013～0.023)*L+(1.5～2)*10
‑5*L2+(1.7～4.2)*10
‑3W等式三其中，t1表示所述预热时间，L表示含Nb高温合金铸锭件的长度，并且W表示含Nb高温合金铸锭件的质量。3.根据权利要求1所述的含Nb高温合金的均匀化热处理方法，其特征在于，所述多阶段均匀化热处理包括第一阶段均匀化热处理，所述第一阶段均匀化热处理的第一阶段均匀化温度为第二预定温度范围并且所述第一阶段均匀化热处理的第一保温时间与所述第一阶段均匀化温度满足第二函数关系。4.根据权利要求3所述的含Nb高温合金的均匀化热处理方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚慧琳，周扬，郭续龙，陈琦，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：