[发明专利]一种GH864镍基高温合金组织精确控制的热加工方法

说明书

技术领域

 本发明属于高温合金钢领域，涉及一种用于700℃ 左右使用时高温强度、蠕变与疲劳等苛刻受力条件下要求较高的高温合金部件的GH864镍基高温合金组织精确控制的热加工方法。

背景技术

GH864合金是沉淀硬化型镍基高温合金，在650℃以上的使用温度下，该合金主要通过γ'相析出强化，同时合理形态的碳化物颗粒也对晶界起到一定的强化作用，除了具备一定抗高温氧化和热腐蚀的能力，其最大优点之一就是具有良好的高温强韧化匹配；因此该合金一直是制造航空发动机和动力机械中的涡轮盘及涡轮叶片的主要材料之一[姚志浩, 董建新, 张麦仓, 等. GH864合金显微组织与力学性能的关联性. 稀有金属材料与工程, 2010, 39( 9): 1565；Semiatin S L, Fagin P N, Glavicic M G, et al. Deformation behavior of Waspaloy at hot-working temperatures. Scripta Mater., 2004, 50: 625]；

GH864合金作为一种典型的难变形高温合金，其合金化程度高，变形抗力大，可变形温度窄，因此热加工时成型难度很大；对失效叶片进行断裂机理分析发现，造成叶片失效的主要内在因素是合金在锻造后产生的混晶及晶界碳化物包膜；而热加工历史对控制合金材料的晶粒度和晶界碳化物的分布及形貌有着重要的影响，由于工艺参数控制不当而形成的异常组织，往往无法通过后续热处理彻底消除，而遗传的微观组织对材料的塑性、冲击韧性和疲劳性能等指标具有显著的影响[Donachie M J, Pinkowish A A, Danesi W P, Radavich J F, Couts W H. Effect of hot work on the properties of Waspaloy [J]. Metallurgical Transactions. 1970, 1: 2623~2630.]；因此，当液压锻造设备确定后，一般很难调节变形速率的情况下，通过选择合理锻造温度对GH864合金组织精确控制具有重要意义；其中，对变形量进行控制（变形量对再结晶造成的影响，还可以利用后续高温固溶处理的静态再结晶进行弥补），而对于变形温度进行确定和控制是锻造优良锻件的基础和前提；一旦，锻造温度选择出现偏差，则会出现由于析出相不均匀或碳化物的回溶再析出而对晶界带来不利的影响，以致造成混晶、晶界相成膜及异常晶粒长大现象等不良组织，从而导致合金力学性能下降及性能不稳定程度增加[Guimaraes A A, Jonas J J .Recrystallization and aging effects associated with the high temperature deformation of Waspaloy and Inconel 718 [J]. Metallurgical Transactions A. 1981, A12: 1655-1666.]；目前，在GH864合金的实际生产中，工艺给出的热加工范围都很大，针对不同炉次热加工温度的选择尚未有一个明确的判据，这就导致该合金的加工成材率较低，成品构件的组织性能不稳定。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用模型对具体批次的合金制定相应的最佳热加工温度及热处理工艺，最终获得晶粒度均匀、晶界碳化物呈理想分布的组织，同时保证成型的构件具有良好的力学性能的GH864镍基高温合金组织精确控制的热加工方法。

本发明的技术方案是： 一种GH864镍基高温合金组织精确控制的热加工方法，具体包括以下步骤：

步骤1：

1）将GH864镍基高温合金经过均匀化、开坯及镦拔处理，在温度为1080~1280°C/4h保温后水冷处理，然后测定碳化物含量、晶粒尺寸随温度的变化规律，并在扫描电镜下观察MC碳化物变化的规律，结合显微形貌和晶粒度随温度的变化规律得到MC碳化物的回溶温度T_MC；

2）测定该GH864合金的实际成分，根据GH864合金标准成分范围，γ'相的析出温度随着Ti含量的变化是呈线性递增的趋势，γ￠相的析出温度可表示为如(1)：

                                     (1)