【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于多工步成形的nb-si合金晶粒细化和强韧化方法。
技术介绍
1、随着航空工业的发展，发动机热端部件承温能力的需求在不断提高。ni基合金已难以满足新一代航发的需求，亟需研发新型的耐高温结构材料。nb-si合金可以承受1200℃以上的服役温度，被认为是航空ni基合金的替代材料之一。该合金组织主要由韧性铌基固溶体(nbss)和硬质硅化物(nb5si3或nb3si)两相组成。两相的匹配状态不能充分补偿彼此的固有缺陷，导致强韧性不匹配。近年来，为了改善nb-si基合金室温韧性进行了大量努力，但距离工业应用要求仍有差距。nb-si合金中硅化物含量多，在高温变形的条件下，即使变形量较低，也容易发生开裂，制约着nb-si合金热变形工艺。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于填补目前nb-si基合金热变形工艺的空缺，解决nb-si合金热成型能力不足的问题，提供一种基于多工步成形的nb-si合金晶粒细化和强韧化方法。
2、本专利技术一种基于多工步成形的nb-si合金晶粒细化和强韧化方法按以下步骤进行：
3、一、制备nb-si-ti-fe合金铸锭；
4、二、将nb-si-ti-fe合金铸锭放置在马弗炉中保温，保温温度1300℃-1500℃，保温时间30min～60min，得到保温后的工件；
5、三、对保温后的工件转移到工作台上进行第一步压缩变形，压头下压速度为0.01mm·s-1，下压量15％-25％；
6、四、将压缩工
7、五、重复步骤四操作0-5次，对压缩工件进行多工步压缩变形；
8、六、将多工步变形后的压缩工件转移到1000℃-1200℃环境下进行稳定化退火，退火时间1h-4h，然后空冷至室温，即完成。
9、nbss晶粒尺寸的减小伴随着晶界数量的增加，可以有效地提高nb-si基合金的室温韧性。热变形是细化晶粒的一种有效且方便的技术。热变形后，nbss晶粒得到了显著细化，硅化物的尺寸和形态也被调整，能够显著的提升材料的综合力学性能。
10、本专利技术具有如下有益效果：
11、一、本专利技术通过热变形显著细化了nbss晶粒，协同提高了nb-si基合金的强度和韧性，为nb-si基合金的组织性能优化提高了新的手段。
12、二、本专利技术通过多工步-回炉方法，通过回炉保温过程释放应力，缓解了变形时因应力集中引起的开裂。温度和应变量是材料变形的关键工艺参数，升高温度能促进变形过程中动态软化，而应变量的控制影响着变形织构和力学性能。因此，多工步变形与变温度-变应变量技术的结合，有利于nb-si基合金的热成形。在每工步之间采用不同工艺参数(温度、应变量)匹配，如多工步的升下压量-升温变形、降下压量-降温变形、降下压量-升温变形、升下压量-降温变形，可实现对变形合金组织性能的调控。
13、三、本专利技术提出的多工步-回炉热变形方法可适用于多种高温合金热成形。
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1.一种基于多工步成形的Nb-Si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种基于多工步成形的Nb-Si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，所述的Nb-Si-Ti-Fe合金化学式为Nb-(12～20)Si-(10～24)Ti-(2～6)Fe。
3.根据权利要求1所述的一种基于多工步成形的Nb-Si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，Nb-Si-Ti-Fe合金按原子百分比由56％Nb、24％Ti、16％Si和4％Fe组成，化学式为56Nb-16Si-24Ti-4Fe。
4.根据权利要求1所述的一种基于多工步成形的Nb-Si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，步骤一采用真空非自耗电弧熔炼制备Nb-Si-Ti-Fe合金铸锭。
5.根据权利要求1所述的一种基于多工步成形的Nb-Si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，每次进行压缩变形时环境气氛温度为1000℃。
6.根据权利要求1所述的一种基于多工步成形的Nb-Si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，步骤三、四和五中压缩变形采
7.根据权利要求6所述的一种基于多工步成形的Nb-Si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，步骤三、四和五中压缩变形采用升温压缩变形，当采用升温压缩变形时，每次压缩变形的下压量升高或降低；其中所述升温压缩变形为每次压缩变形后回炉时升高马弗炉保温温度，每一次升高50℃。
8.根据权利要求1所述的一种基于多工步成形的Nb-Si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，步骤三、四和五中压缩变形采用降温压缩变形，当采用降温压缩变形时，每次压缩变形的下压量升高或降低；其中所述降温压缩变形为每次压缩变形后回炉时降低马弗炉保温温度，每一次降低50℃。
9.根据权利要求7或8所述的一种基于多工步成形的Nb-Si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，所述的下压量升高为每次压缩变形时逐渐升高下压量，每次升高5％；所述的下压量降低为每次压缩变形时逐渐降低下压量，每次降低5％。
10.根据权利要求1所述的一种基于多工步成形的Nb-Si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，重复步骤四操作1次，对压缩工件进行第三步压缩变形。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多工步成形的nb-si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种基于多工步成形的nb-si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，所述的nb-si-ti-fe合金化学式为nb-(12～20)si-(10～24)ti-(2～6)fe。
3.根据权利要求1所述的一种基于多工步成形的nb-si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，nb-si-ti-fe合金按原子百分比由56％nb、24％ti、16％si和4％fe组成，化学式为56nb-16si-24ti-4fe。
4.根据权利要求1所述的一种基于多工步成形的nb-si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，步骤一采用真空非自耗电弧熔炼制备nb-si-ti-fe合金铸锭。
5.根据权利要求1所述的一种基于多工步成形的nb-si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，每次进行压缩变形时环境气氛温度为1000℃。
6.根据权利要求1所述的一种基于多工步成形的nb-si合金晶粒细化和强韧化方法，其特征在于，步骤三、四和五中压缩变形采用等温压缩变形...
【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：
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