【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种镍基单晶高温合金修复，特别是涉及一种第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法。
技术介绍
1、镍基单晶高温合金涡轮叶片是先进航空发动机的关键部件之一，通常服役于高温、高压的复杂环境，并且承受高温燃气的腐蚀与冲刷，承受力学载荷复杂，服役环境苛刻。因此，镍基单晶高温合金涡轮叶片在服役时不可避免的会产生组织和性能的退化，甚至失效断裂。据统计，涡轮叶片失效占航空发动机总故障的40％以上，因此需要定期翻修或更换涡轮叶片。但是，随着先进航空发动机的发展，镍基单晶高温合金的代次越来越高，生产工艺的复杂化和难熔元素含量的增多使其成本越来越高。因此，人们越来越重视通过翻修处理来恢复涡轮叶片的性能。
2、恢复热处理技术主要通过不同温度和时间的热处理，将合金内部的强化相重新固溶进基体再析出，使服役后合金组织基本或完全恢复至初始形貌，以达到恢复性能的目的。对于实际服役镍基单晶高温合金涡轮叶片而言，叶身段的损伤通常较为严重，其损伤类型与合金高温低应力蠕变损伤相似。但相对等轴铸造合金和定向凝固铸造合金而言，镍基单晶高温合金的成分更加复杂，目前对镍基单晶高温合金的恢复热处理研究仍然较为有限。
3、第二代单晶高温合金是目前应用最为广泛的一类单晶合金，对其恢复热处理工艺的研究十分重要。其中，现有第一种相关技术(k.j.tan,x.g.wang等人在journal ofmaterials science&technology发表的effects of rejuvenation heat treatment onmic
4、综上，目前亟需一种第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，能够对第二代镍基单晶高温合金进行修复，使其组织恢复至原始形貌，同时基本恢复合金的蠕变性能，延长合金使用寿命，节约成本。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，主要目的在于能够对第二代镍基单晶高温合金进行修复，使其组织恢复至原始形貌，同时基本恢复合金的蠕变性能。
2、为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
3、一方面，本专利技术的实施例提供一种第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，在真空或保护气氛的条件下，进行如下步骤：
4、一级固溶处理：将待修复的镍基单晶高温合金以第一设定速率升温至第一温度，并在第一温度下保温4-6h；其中，第一温度为1280-1300℃；
5、二级固溶处理：将一级固溶处理后的镍基单晶高温合金的温度由第一温度以第二设定速率升温至第二温度，并在第二温度下保温2-4h；其中，第二温度为1300-1320℃，且所述第二温度高于第一温度；
6、三级固溶处理：将二级固溶处理后的待修复的镍基单晶高温合金的温度由第二温度以第三设定速率升温至第三温度，保温2-4h，冷却后得到三级固溶处理后的镍基单晶高温合金；其中，第三温度为1320-1350℃，且所述第三温度高于第二温度；
7、第一步时效处理：将所述三级固溶处理后的镍基单晶高温合金升温至1100-1150℃，进行第一步时效处理，冷却后得到第一步时效处理后的镍基单晶高温合金；
8、第二步时效处理：将所述第一步时效处理后的镍基单晶高温合金升温至840-880℃，进行第二步时效处理，冷却后，得到修复后的镍基单晶高温合金。
9、优选的，所述第一设定速率为20-25℃/min；和/或所述第二设定速率为3-5℃/min；和/或所述第三设定速率为3-5℃/min。
10、优选的，在所述第一步时效处理的步骤中：所述第一步时效处理的时间为4-8h；和/或将所述三级固溶处理后的镍基单晶高温合金升温至1100-1150℃的升温速率为20-25℃/min。
11、优选的，在所述第二步时效处理的步骤中：所述第二步时效处理的时间为20-24h；和/或将所述第一步时效处理后的镍基单晶高温合金升温至840-880℃的升温速率为20-25℃/min。
12、优选的，所述三级固溶处理后的镍基单晶高温合金为γ单相组织；优选的，所述三级固溶处理后的镍基单晶高温合金中的γ和γ′相的形成元素分配均匀，从而抑制了成分偏析的现象。
13、优选的，经过第一步时效处理、第二步时效处理后，γ′相以相界面共格的形式，形成排列规整的立方状结构；和/或所述第一步时效处理用于调控γ′相的大小，控制其边长为300-400nm；和/或所述第二步时效处理调控γ′相的形貌，使其演变成均匀立方状，γ/γ′相界面呈共格状态存在，恢复至合金失效前的状态。
14、优选的，所述一级固溶处理、二级固溶处理、三级固溶处理、第一步时效处理、第二步时效处理均在真空马弗炉中进行。
15、优选的，在所述三级固溶处理、第一步时效处理、第二步时效处理中，冷却的方式选用空气冷却。
16、优选的，所述第二代镍基单晶高温合金为含re的第二代镍基单晶高温合金；其中，在所述第二代镍基单晶高温合金中，re的含量为1.5～3wt％。
17、优选的，所述待修复的镍基单晶高温合金为稳态蠕变加载时存在组织损伤的镍基单晶高温合金；优选的，所述待修复镍基单晶高温合金的蠕变应变量≤5.0％。
18、优选的，所述待修复的镍基单晶高温合金为镍基单晶高温合金涡轮叶片。
19、再一方面，本专利技术实施例提供一种修复后的第二代镍基单晶高温合金，所述修复后的第二代镍基单晶高温合金具有边长为300-400nm的γ′相，且γ/γ′相界面呈共格方式存在的；优选的，所述修复后的第二代镍基单晶高温合金中的γ′相体积分数为65～70％；优选的，所述修复后的第二代镍基单晶高温合金的性能恢复至合金加载失效之前的状态；其中，所述修复后的第二代镍基单晶高温合金是采用上述任一项所述的第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法对待修复的镍基单晶高温合金进行修复后得到。
20、与现有技术相比，本专利技术的一种第二代镍基单晶高温合金的恢本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，在真空或保护气氛的条件下，进行如下步骤：
2.根据权利要求1所述的第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，所述第一设定速率为20-25℃/min；和/或
3.根据权利要求1或2所述的第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，在所述第一步时效处理的步骤中：
4.根据权利要求1-3任一项所述的第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，在所述第二步时效处理的步骤中：
5.根据权利要求1-4任一项所述的第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，所述三级固溶处理后的镍基单晶高温合金为γ单相组织；优选的，所述三级固溶处理后的镍基单晶高温合金中的γ和γ′相的形成元素分配均匀，从而抑制了成分偏析的现象。
6.根据权利要求1-5任一项所述的第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，经过第一步时效处理、第二步时效处理后，γ′相以相界面共格的形式，形成排列规整的立方状结构；和/或
7.根据权利要求1-6任一项所述的第二代
8.根据权利要求1-7任一项所述的第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，
9.根据权利要求1-8任一项所述的第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，
10.一种修复后的第二代镍基单晶高温合金，其特征在于，所述修复后的第二代镍基单晶高温合金具有边长为300-400nm的γ′相，且γ/γ′相界面呈共格方式存在；
...【技术特征摘要】
1.一种第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，在真空或保护气氛的条件下，进行如下步骤：
2.根据权利要求1所述的第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，所述第一设定速率为20-25℃/min；和/或
3.根据权利要求1或2所述的第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，在所述第一步时效处理的步骤中：
4.根据权利要求1-3任一项所述的第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，在所述第二步时效处理的步骤中：
5.根据权利要求1-4任一项所述的第二代镍基单晶高温合金的恢复热处理方法，其特征在于，所述三级固溶处理后的镍基单晶高温合金为γ单相组织；优选的，所述三级固溶处理后的镍基单晶高温合金中的γ和γ′相的形成元...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶稀鹏，王新广，周亦胄，李金国，孙晓峰，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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