一种形成近核壳结构硅化物及纳米析出相的高温合金热处理调控方法技术

一种形成近核壳结构硅化物及纳米析出相的高温合金热处理调控方法，本发明专利技术涉及一种形成近核壳结构硅化物及纳米析出相的高温合金热处理调控方法，本发明专利技术的目的是为了解决现有

【技术实现步骤摘要】
一种形成近核壳结构硅化物及纳米析出相的高温合金热处理调控方法


[0001]本专利技术涉及一种形成近核壳结构硅化物及纳米析出相的高温合金热处理调控方法
。

技术介绍

[0002]得益于将硅化物增强物掺入韧性基体，
Nb
‑
Si
‑
Ti
原位复合材料因其优异的高温性能而被认为是航空
Ni
基合金的替代材料之一
。
目前的研究主要集中在合金元素和制备方法对合金组织和性能的影响，而如何优化和控制两相结构是合金制备过程中的一个关键问题
。
尽管硅化物
(Nb5Si3和
/
或
Nb3Si)
可通过对铌基固溶体
(Nbss)
进行外部增韧来缓解其固有脆性的不足，从而提高其损伤容限，但反过来
Nbss
的塑性也受到限制和退化
。
两相的匹配状态
(
形态
、
比例和界面相互作用
)
不能充分补偿彼此的固有缺陷，导致强度
‑
韧性不匹配
。
[0003]借助热处理的固态相变被广泛用于设计具有所需性能的金属合金微观结构
。
热处理
Nb
‑
Si
合金相比铸态合金成分更加均匀，组织高温稳定性更高，更适用于高温环境服役
。Nb
‑
Si
合金的热处理工艺通常采用长时间的高温均匀化处理r/>(
＞
1400℃
，＞
50h)
，但在稳定组织
、
提高韧性的同时损失了强度，且工艺成本较高
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有
Nb
‑
Si
合金的热处理方法不能同时提高韧性和强度的问题，提供一种形成近核壳结构硅化物及纳米析出相的高温合金热处理调控方法
。
[0005]本专利技术一种形成近核壳结构硅化物及纳米析出相的高温合金热处理调控方法按以下步骤进行：
[0006]一
、
制备
NbTiSiAlVFe
合金；
[0007]二
、
将
NbTiSiAlVFe
合金试样放置在
500℃
～
1000℃
的热处理炉中保温，保温介质为空气；
[0008]三
、
将步骤二保温处理后的
NbTiSiAlVFe
合金试样放入液氮进行深冷淬火，然后取出恢复至室温；
[0009]四
、
重复步骤二和三，对
NbTiSiAlVFe
合金试样进行第二次深冷淬火操作；
[0010]五
、
将深冷淬火后的
NbTiSiAlVFe
合金试样放置在
1200℃
～
1450℃
的热处理炉中保温
1h
～
24h
，然后冷却至室温，即完成
。
[0011]与常规高温均匀化热处理不同，深冷淬火具有更大的热冲击能量，能够在所述试样内残留更大淬火应力，特别是在相界面处的内应力
。
步骤五的高温退火是为了在消除淬火应力的同时，借助淬火应力在高温条件下诱导复杂相变发生，
Nb5Si3晶界周围
Nb4FeSi
的析出导致近核壳结构的形成，
Nb
基固溶体中硅化物析出使得
Si
元素的固溶含量降低，提纯
Nb
基固溶体
。
[0012]本专利技术具有如下有益效果：
[0013]一
、
本专利技术通过热处理工艺调控硅化物相
(Nb5Si3和
Nb4FeSi)
的占比
、
形貌及分布，制备了一种特殊的
Nb5Si3/Nb4FeSi
硅化物近核壳结构，同时在铌基固溶体和硅化物内部同时获得了纳米析出相，提高了合金的综合力学性能
。
[0014]二
、
本专利技术通过深冷淬火处理与高温退火处理的复合作用，促使
Nb
基固溶体内部析出硅化物，降低了
Nb
基固溶体中的
Si
元素含量，起到了提纯
Nb
基固溶体的作用，改善了合金的室温韧性
。
该方法可适用于多种体系
Nb
‑
Si
基合金的
Nb
基固溶体提纯
。
[0015]三
、
本专利技术的热
/
深冷处理过程在普通热处理炉和液氮中进行，所需设备简单，操作简便，成本低廉，可适用于多种体系的
Nb
‑
Si
基合金
。
附图说明
[0016]图1为实施例一至三中
Nb
‑
24Ti
‑
16Si
‑
2Al
‑
5V
‑
4Fe
合金的铸态组织及常规热处理组织；
[0017]图2为实施例一中的
Nb
‑
24Ti
‑
16Si
‑
2Al
‑
5V
‑
4Fe
合金二次
1000℃
深冷淬火后的组织；
[0018]图3为实施例一中的
Nb
‑
24Ti
‑
16Si
‑
2Al
‑
5V
‑
4Fe
合金
1000℃
深冷淬火
+1200℃
退火后组织；
[0019]图4为实施例一中的
Nb
‑
24Ti
‑
16Si
‑
2Al
‑
5V
‑
4Fe
合金经深冷淬火
+
退火后的
EBSD
模式下的图；
[0020]图5为实施例二中的
Nb
‑
24Ti
‑
16Si
‑
2Al
‑
5V
‑
4Fe
合金
600℃
深冷淬火
+1200℃
退火后组织；
[0021]图6为实施例一至三中
Nb
‑
24Ti
‑
16Si
‑
2Al
‑
5V
‑
4Fe
合金深冷淬火
+
退火后的室温断裂韧性和压缩性能；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种形成近核壳结构硅化物及纳米析出相的高温合金热处理调控方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一
、
制备
NbTiSiAlVFe
合金；二
、
将
NbTiSiAlVFe
合金试样放置在
500℃
～
1000℃
的热处理炉中保温，保温介质为空气；三
、
将步骤二保温处理后的
NbTiSiAlVFe
合金试样放入液氮进行深冷淬火，然后取出恢复至室温；四
、
重复步骤二和三，对
NbTiSiAlVFe
合金试样进行第二次深冷淬火操作；五
、
将深冷淬火后的
NbTiSiAlVFe
合金试样放置在
1200℃
～
1450℃
的热处理炉中保温
1h
～
24h
，然后冷却至室温，即完成
。2.
根据权利要求1所述的一种形成近核壳结构硅化物及纳米析出相的高温合金热处理调控方法，其特征在于，所述的
NbTiSiAlVFe
合金化学式为
Nb
‑
(16
～
24)Ti
‑
(14
～
20)Si
‑
(2
～
10)Fe
‑
(2
～
5)Al
‑
(0
～
10)V。3.
根据权利要求1所述的一种形成近核壳结构硅化物及纳米析出相的高温合金热处理调控方法，其特征在于，
NbTiSiAlVFe
合金按原子百分比由
49
％
Nb、24
％
Ti、16
％
Si、2
％
Al、4
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞润，王琪斌，王琪，陈德志，苏彦庆，吴士平，丁宏升，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：