难变形高温合金均匀化效果评价方法技术

本发明专利技术属于高温合金热加工领域，公开了一种难变形高温合金均匀化效果评价方法，包括将高温合金铸态和不同均匀化制度下偏析系数的变化情况作为高温合金均匀化效果的第一评价标准；将高温合金的热塑性变化情况作为均匀化效果的第二评价标准；将高温合金的持久寿命变化情况作为均匀化效果的第三评价标准；根据第一评价标准和/或第二评价标准和/或第三评价标准确定高温合金的最优均匀化制度。本发明专利技术通过对比高温合金的铸态以及不同均匀化条件下的偏析系数、热塑性以及持久寿命的变化，确定高温合金的均匀化效果，从而选定最优的均匀化制度，可更快速的消除偏析，从而减少均匀化所需时间，实现减少能耗，降本增效。降本增效。降本增效。

【技术实现步骤摘要】
难变形高温合金均匀化效果评价方法


[0001]本专利技术属于高温合金热加工领域，尤其涉及难变形高温合金均匀化效果评价方法。

技术介绍

[0002]高温合金是指以镍元素、铁元素、钴元素等为基体元素，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，按制造工艺分为难变形高温合金、铸造高温合金和粉末高温冶金三类。按合金的主要元素分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金三类。按强化方式分为固溶强化、时效强化、氧化物弥散强化和晶界强化等。其中，难变形高温合金是指一种可以冷热变形加工的合金，工作温度范围
‑
253~1320℃，力学性能好，综合韧性指数高，抗氧化，耐腐蚀性强，根据热处理工艺，可分为固溶强化合金和时效强化合金。
[0003]难变形高温合金是先进航空发动机的基石，也是地面及舰船用燃气轮机、火电核电用超高临界转子，乃至海洋工程、石油化工、节能环保等多领域重大装备制造中的关键材料。高温合金要具有所需的使役性能，必须保证其具有均匀的化学成分、良好的洁净度以及合适的组织结构，而这些又与合金的成分设计、冶炼水平和热加工工艺息息相关。研究表明，提高高温合金材料性能的重要前提是提高合金的纯净化和均匀化冶炼水平，故对高温合金是否实现均匀化提出了很高的要求。
[0004]近年来，随着航空航天、国防军工以及海洋开发等高新
的发展，对装备材料的使役性能和工作环境均提出了更高的要求，使得难变形高温合金逐渐向大锭型方向发展，但这同时也增大了合金铸锭生产过程中成分偏析和第二相析出不均匀的风险，为了获得较好的力学性能和服役寿命，必须对大锭型合金进行均匀化处理，因此掌握高温合金是否实现均匀化的评价方法就显得尤为重要。目前对均匀化效果的评价方法主要是通过试样表面硬度的变化、试样导电率和组织形貌来判断，由于缺乏理论支撑，这类方法无法对企业提供及时有效的指导，严重制约了企业的生产能力，也造成了巨大的经济损失。
[0005]目前有关均匀化效果评价方法的研究主要集中在物理性能的改变以及合金铸态组织形貌的变化，关于偏析系数作为评价方法的报道很少。例如申请号为2019110812465的一种确定均匀化效果评价标准值方法及均匀化效果评价方法，通过将多个试样在均匀化温度下保温不同的时间进行均匀化试验，找出随保温时间的延长电导率不再增加的电导率最高数值，即为均匀化效果评价标准值。此外，该专利技术还公开了一种均匀化效果评价方法，包括如下步骤：将需要评价均匀化效果的产品的电导率与均匀化效果评价标准值对比，完成均匀化效果评价。申请号为2016107367858的一种铝合金圆铸锭均匀化效果的快速检测方法，包括以下步骤：（1）取均匀化处理后的铝合金圆铸锭，将头尾切片，对试片测量面进行精铣、擦拭，得到铣好的切片；（2）在铣好的切片上，以圆心为中心，画两条相互垂直的直线，分别在中心处、1/2半径及靠近边缘处的边部，各进行4次硬度检测，并分别取平均值，获得中心处、1/2半径及边部三个位置的硬度值；（3）当1/2半径处的硬度值≤标准值且边部和中心
处的硬度值相对上述1/2半径处的硬度值的偏差在
±
3HB范围内，即可评价所述铝合金铸锭的均匀化效果。
[0006]因此，提出一种难变形高温合金均匀化效果评价方法是非常有必要的，在节能减排，降低企业生产成本方面具有重要的意义，同时，对推动后续生产加工，提高效率方面具有重要的促进作用。

技术实现思路

[0007]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种难变形高温合金均匀化效果评价方法，通过对比这类合金中难扩散元素均匀化态与铸态条件下偏析系数的变化，来量化合金的均匀化程度。另外，由于均匀化处理可以改善金属的结晶状态，使其晶界清晰、晶粒细小，从而提高材料的塑性和强度，而当合金材料均匀化处理不充分或不适当时，晶粒较大，晶间距不均匀，导致材料塑性和韧性下降，易产生裂纹和断裂，且在高应力下受力时易发生变形、疲劳等现象，导致持久寿命变差。因此，通过检测不同均匀化条件下合金的热塑性以及合金的寿命，也可用来确定合金的均匀化效果，从而选定最优的均匀化制度。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：难变形高温合金均匀化效果评价方法，包括：确定高温合金中最难扩散的元素；测定高温合金铸态和不同均匀化制度下最难扩散的元素的偏析系数；将偏析系数的变化情况作为高温合金均匀化效果的第一评价标准；将高温合金铸态和不同均匀化制度下的热塑性变化情况作为高温合金均匀化效果的第二评价标准；将高温合金铸态和不同均匀化制度下的持久寿命变化情况作为高温合金均匀化效果的第三评价标准；根据第一评价标准和/或第二评价标准和/或第三评价标准确定高温合金的最优均匀化制度。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，测定高温合金铸态和不同均匀化制度下最难扩散的元素的偏析系数，包括：利用以下公式计算偏析系数，
[0010]其中为偏析系数，为枝晶间浓度，为枝晶干浓度。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，将高温合金铸态和不同均匀化制度下的热塑性变化情况作为高温合金均匀化效果的第二评价标准，包括：将铸态和不同均匀化制度处理后的高温合金制成热拉伸试样，测定热拉伸试样拉伸后的抗拉强度、延伸率和断面收缩率；根据抗拉强度、延伸率和断面收缩率评价高温合金的均匀化效果并选择均匀化制度。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，将高温合金铸态和不同均匀化制度下的持久寿命变化
情况作为高温合金均匀化效果的第三评价标准，包括：将铸态和不同均匀化制度处理后的高温合金制成持久试样，测量持久试样的持久寿命，根据持久寿命评价高温合金的均匀化效果并选择均匀化制度。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，高温合金包括镍基高温合金。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，镍基高温合金的主要偏析相包括：M23C6、M6C和MC碳化物相。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，镍基高温合金的主要偏析元素包括：3
‑
6wt%的W、2
‑
5wt%Mo、50wt%以上的Ni、15
‑
21wt%的Cr、1
‑
2wt%的Al和0.6
‑
1.2wt%的Ti。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，镍基高温合金中最难扩散的元素为W。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，不同均匀化制度包括：在1220℃保温32h、在1220℃保温48h、在1220℃保温88h、在1240℃保温22h、在1240℃保温34h、在1240℃保温62h。
[0018]本专利技术的技术效果和优点：本专利技术通过对比高温合金的铸态以及不同均匀化条件下的偏析系数，可及时有效的了解合金均匀化的程度，避免发生过均匀化或未均匀化，此外，借助高温合金不同均匀化条件下的热塑性以及持久寿命的变化，进一步确定高温合金的均匀化效果，从而选定最优的均匀化制度。通过这种方法，可更快速的消除偏析，从而减少均匀化所需时间，实现减少能耗，降本增效，对高温合金退本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.难变形高温合金均匀化效果评价方法，其特征在于，包括：确定所述高温合金中最难扩散的元素；测定所述高温合金铸态和不同均匀化制度下最难扩散的元素的偏析系数；将所述偏析系数的变化情况作为所述高温合金均匀化效果的第一评价标准；将所述高温合金铸态和不同均匀化制度下的热塑性变化情况作为所述高温合金均匀化效果的第二评价标准；将所述高温合金铸态和不同均匀化制度下的持久寿命变化情况作为所述高温合金均匀化效果的第三评价标准；根据所述第一评价标准和/或所述第二评价标准和/或所述第三评价标准确定所述高温合金的最优均匀化制度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的测定所述高温合金铸态和不同均匀化制度下最难扩散的元素的偏析系数，包括：利用以下公式计算所述偏析系数，；其中为偏析系数，为枝晶间浓度，C
b
为枝晶干浓度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将所述高温合金铸态和不同均匀化制度下的热塑性变化情况作为所述高温合金均匀化效果的第二评价标准，包括：将铸态和不同均匀化制度处理后的所述高温合金制成热拉伸试样，测定所述热拉伸试样拉伸后的抗拉强度、延伸率和断面收缩率；根据所述抗拉强度、延伸率和断面收缩率评价所述高温合金的均匀化效果并选择均匀化制度。4.根据权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭续龙，周扬，戚慧琳，
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：