【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属增材制造，具体涉及一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法。
技术介绍
1、镍基高温合金以其优异的高温力学性能及组织稳定性，被广泛应用于航空航天发动机的涡轮盘、涡轮叶片等热端复杂构件中。近现年发展起来的增材制造技术通过三维模型切片，逐层堆积，可以直接成形网格状、空腔等构件，可做到复杂构件的一体化成形，该类技术为镍基高温合金复杂构件的制造提供了新的途径，常被用于制造形状复杂、难加工的高温合金零部件。
2、金属增材制造技术采用高能束(激光、电子束、电弧)对粉末、丝材等进行熔化形成小熔池后快速凝固。熔化和凝固速率的不同使得增材制造镍基高温合金的微观组织与铸造成形的镍基高温合金的微观组织存在很大的差异。
3、在铸造镍基高温合金中，为了获得力学性能优异，符合使用要求的构件，通常需要采用合适的热处理制度来进行热处理。传统铸造镍基高温合金的热处理制度通常包括固溶处理、中间处理、时效处理等。其中固溶处理是最基本最重要的热处理，其目的主要是为了溶解或大部分溶解主要强化相、降低或消除偏析，获得均匀合适的晶粒尺寸。增材制造镍基高温合金依然存在偏析现象，因此也需对其进行固溶处理。采用传统铸件的固溶热处理工艺来对增材制造合金进行热处理已经不太适合。因此，需要根据增材制造镍基高温合金的微观组织特性来制定出与之相适应的热处理工艺。
4、综上所述，针对增材制造镍基高温合金的组织特性，如何提出一种适用于增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，成为当前亟待解决的问题。
技术实现思路b>
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法。该方法通过控制热处理过程的工艺条件，在短时间内晶界偏析消除、晶界析出相快速溶解，使增材制造镍基高温合金γ基体中只有细小规则的γ′相均匀分布，获得均匀分布的微观组织形貌，达到了增材制造镍基高温合金完全固溶的目的，消除微观组织偏析，获得均匀的微观组织结构，为后续的热处理做准备，具有较好的工程应用价值，为增材制造镍基高温材料的热处理提供理论支持和技术指导。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3、步骤一、采用增材制造方法制备镍基高温合金；
4、步骤二、将高温热处理炉进行升温，到达目标温度后将步骤一中制备的镍基高温合金迅速放入高温热处理炉中进行固溶热处理，得到热处理镍基高温合金；所述固溶热处理的温度为1280℃～1320℃，时间为5min～60min；
5、步骤三、将步骤二中得到的热处理镍基高温合金从高温热处理炉中取出，然后置于空气中冷却，得到微观组织均匀分布的镍基高温合金。
6、本专利技术中先将高温热处理炉进行升温，到达目标温度后再将镍基高温合金迅速放入，有利于防止镍基高温合金随炉升温的过程中微观组织发生变化；
7、本专利技术中固溶热处理的主要目的是为了降低或消除镍基高温合金中的偏析，溶解或大部分溶解主要强化相γ′、拓扑密排相脆性相(tcp相)，降低或消除偏析，溶解粗大的γ′相、脆性相与元素的扩散行为密切相关，在镍基高温合金中，难熔元素re、w、mo、co、ta、cr等在镍基合金中的扩散系数比al、ti的要低，因此难熔元素w，re，ta等扩散速率直接影响着偏析的消除程度以及粗大γ′相，脆性相的溶解程度，只有消除难熔元素w，re，ta等元素的偏析才能实现镍基高温合金的固溶完全，本专利技术通过控制热处理过程的工艺条件，在短时间内晶界偏析消除、晶界析出相快速溶解，使增材制造镍基高温合金γ基体中只有细小规则的γ′相均匀分布，获得均匀分布的微观组织形貌，达到了增材制造镍基高温合金完全固溶的目的，消除微观组织偏析，获得均匀的微观组织结构，为后续的热处理做准备，具有较好的工程应用价值，为增材制造镍基高温材料的热处理提供理论支持和技术指导。
8、上述的一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，步骤一中所述增材制造方法为粉床电子束选区熔化增材制造。
9、上述的一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，所述粉床电子束选区熔化增材制造的参数为：真空度维持在不大于5×10-2pa，电子束加速电压维持在60kv，电子束流为5ma～12ma，扫描速度为2m/s～8m/s，粉层厚度为50μm～75μm，扫描线间距为100μm，层间旋转90°，基板和粉床预热的温度为900℃～1000℃。本专利技术通过控制粉床电子束选区熔化的参数，保证了镍基高温合金的性能，从而在固溶热处理后得到微观组织均匀分布的镍基高温合金。
10、上述的一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，步骤二中所述目标温度为固溶热处理的温度。本专利技术先将高温热处理炉升温至固溶热处理的温度，使镍基高温合金直接处于固溶热处理的温度，有利于防止镍基高温合金随炉升温的过程中微观组织发生变化。
11、上述的一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，步骤二中所述固溶热处理的时间适用于一次枝晶臂宽平均值不大于15μm的柱状晶/单晶镍基高温合金和平均晶粒直径不大于15μm的等轴晶镍基高温合金。
12、本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
13、1、本专利技术通过控制热处理过程的工艺条件，在短时间内晶界偏析消除、晶界析出相快速溶解，使增材制造镍基高温合金γ基体中只有细小规则的γ′相均匀分布，获得均匀分布的微观组织形貌，达到了增材制造镍基高温合金完全固溶的目的，消除微观组织偏析，获得均匀的微观组织结构，为后续的热处理做准备，具有较好的工程应用价值，为增材制造镍基高温材料的热处理提供理论支持和技术指导。
14、2、本专利技术先将高温热处理炉进行升温，到达目标温度后再将镍基高温合金迅速放入，有利于防止镍基高温合金随炉升温的过程中微观组织发生变化。
15、3、本专利技术中固溶热处理的时间适用于一次枝晶臂宽平均值不大于15μm的柱状晶/单晶镍基高温合金和平均晶粒直径不大于15μm的等轴晶镍基高温合金，消除微观组织偏析，获得均匀的微观组织结构，具有较好的工程应用价值，为增材制造镍基高温材料的热处理提供理论支持和技术指导。
16、下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述。
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1.一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，步骤一中所述增材制造方法为粉床电子束选区熔化增材制造。
3.根据权利要求2所述的一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，所述粉床电子束选区熔化增材制造的参数为：真空度维持在不大于5×10-2Pa，电子束加速电压维持在60kV，电子束流为5mA～12mA，扫描速度为2m/s～8m/s，粉层厚度为50μm～75μm，扫描线间距为100μm，层间旋转90°，基板和粉床预热的温度为900℃～1000℃。
4.根据权利要求1所述的一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，步骤二中所述目标温度为固溶热处理的温度。
5.根据权利要求1所述的一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，步骤二中所述固溶热处理的时间适用于一次枝晶臂宽平均值不大于15μm的柱状晶/单晶镍基高温合金和平均晶粒直径不大于15μm的等轴晶镍基高温合金。
【技术特征摘要】
1.一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，步骤一中所述增材制造方法为粉床电子束选区熔化增材制造。
3.根据权利要求2所述的一种增材制造镍基高温合金的固溶热处理方法，其特征在于，所述粉床电子束选区熔化增材制造的参数为：真空度维持在不大于5×10-2pa，电子束加速电压维持在60kv，电子束流为5ma～12ma，扫描速度为2m/s～8m/s，...
【专利技术属性】
技术研发人员：林彦，杨广宇，叶辉，刘楠，刘海彦，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：
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