[发明专利]可避免原始颗粒边界相析出的高温合金粉末热等静压工艺

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金高温合金领域，具体为一种可避免碳化物等析出相沿粉末原始颗粒边界析出的高温合金粉末热等静压工艺，适用于制备直接热等静压成型的粉末冶金高温合金构件。

背景技术

高温合金是航空发动机上用量最大的材料，高温合金的力学性能及承温能力极大地依赖于合金中强化元素的加入量。过多地加入强化元素会使合金的宏观及微观偏析加大，组织均匀性及热加工性能恶化，甚至不能热加工。采用快速凝固技术制备合金粉末可以有效地抑制合金凝固过程中的形成的元素偏析，从而可以在不降低其组织均匀性的情况下向高温合金中加入更多的强化元素。以快速凝固的粉末为原料压实成型的高温合金显微组织均匀、力学性能优异，在航空航天发动机涡轮盘等热端部件上有着广泛应用。但用粉末冶金工艺制备的高温合金也有其自身的缺点，即通过热等静压固结粉末时，碳化物等析出相会沿着粉末表面析出。这些析出相的择优析出会使合金塑性较低，同时粉末的颗粒边界也是合金的潜在的裂纹源从而影响直接热等静压固结的粉末高温合金的可靠性。

为了改善析出相沿粉末原始颗粒边界析出以提高粉末高温的可靠性，国内外的科研人员发展了一系列的方法，这主要包括：

1.在粉末热等静压固结后，采用挤压、开坯锻造、等温锻造等工艺对粉末坯料进行大变形量的变形以改变粉末原始颗粒边界的形态以改变其上的析出相分布；

2.将热等静压固结的粉末合金坯料进行长时间高温固溶热处理，将析出相部分溶解；

3.通过添加其他元素，如：Hf，改善原始颗粒边界的相析出。

毫无疑问，这些方法都增加了粉末高温合金的制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可避免碳化物等析出相沿粉末原始颗粒边界析出的高温合金粉末热等静压工艺，可以直接通过热等静压成型获得组织性能优良的粉末高温合金坯料。

本发明的技术方案是：

一种可避免碳化物等析出相沿粉末原始颗粒边界相析出的高温合金粉末热等静压工艺，具体工艺步骤如下：

(1).用气体雾化或其他方法制备高温合金粉末，将粉末进行筛分以得到尺寸小于或等于155微米的粉末，将筛分出的粉末装入碳钢或不锈钢包套，高温除气并封焊；

(2).将第一步制备的粉末包套放入热等静压设备中，以同时升温升压或先升温后升压的方式达到预定条件后开始热等静压；

第一步热等静压的工艺条件为，热等静压的温度高于合金粉末的低熔点相的初熔温度，低于完全均匀化合金的固相线以上15摄氏度，压力大于或等于90MPa，炉体内到温后保温时间大于或等于20分钟，小于或等于1小时；

(3).第一步完成后，停止加热，将粉末包套随炉冷却至合金粉末的低熔点相的初熔温度以下保温，保温过程即为第二步；

第二步的保持时间大于或等于2小时，以保证第一步后冷却过程中形成的低熔点相能够在保温过程中完全溶解，压力大于或等于90MPa，第二步完成后停止加热随炉冷却至室温。

所述的可避免碳化物等析出相沿粉末原始颗粒边界相析出的高温合金粉末热等静压工艺，该工艺适用于镍铁基高温合金粉末或镍基高温合金粉末的热等静压固结成型。

所述的可避免碳化物等析出相沿粉末原始颗粒边界相析出的高温合金粉末热等静压工艺，步骤(1)中，通过筛分得到尺寸优选为小于或等于105微米。

所述的可避免碳化物等析出相沿粉末原始颗粒边界相析出的高温合金粉末热等静压工艺，步骤(1)中，通过筛分得到尺寸较佳为小于或等于55微米。

所述的可避免碳化物等析出相沿粉末原始颗粒边界相析出的高温合金粉末热等静压工艺，对于GH4169及其衍生合金粉末，低熔点相的初熔温度为GH4169及其衍生合金的Laves相熔化温度；对于其他γ′相强化的镍基高温合金粉末，低熔点相的初熔温度为γ/γ′共晶温度。

所述的可避免碳化物等析出相沿粉末原始颗粒边界相析出的高温合金粉末热等静压工艺，步骤(2)中，热等静压的压力优选范围为120～150MPa。

所述的可避免碳化物等析出相沿粉末原始颗粒边界相析出的高温合金粉末热等静压工艺，步骤(3)中，保温过程的压力优选范围为120～150MPa。

本发明的优点及有益效果是：