[发明专利]一种镍基合金成分配比及δ相球化热处理工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及高温合金材料技术领域，更具体的说涉及一种镍基合金成分配比及δ相球化热处理工艺。

背景技术：

镍基合金由于在温度超过600℃高温时仍具有优异的综合力学性能，已成为我国航空和航天发动机中关键热端零部件用材，其用量占高温合金总产量的50％以上。

对于形状复杂的大型镍基合金组织对热加工工艺极为敏感，导致大型锻件热锻成形中易出现粗晶、混晶、开裂等缺陷。

有研究表明，δ相的析出对镍基合金有效阻碍裂纹的萌生与扩展，提高合金的强度。当δ相以颗粒状析出并且均匀分布于晶界和晶内时，镍基合金的力学性能最佳，原因是在变形过程中δ相对位错的阻碍作用由绕过变成切过机制，合金强度进一步得到提高。而且粒状δ相的存在可以降低峰值应变和促进峰值应力后的流动软化行为。

发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术之不足，而提供一种镍基合金成分配比及δ相球化热处理工艺，它进一步提高镍基合金的强度，降低其裂纹扩展速率，提高疲劳寿命。

本发明的技术解决措施如下：

一种镍基合金成分配比及δ相球化热处理工艺，包括以下步骤：

(1)对镍基合金圆柱锻棒在1100℃固溶处理1至1.5小时，然后进行水冷至室温；

(2)将完成步骤(1)的镍基合金圆柱锻棒进行热处理，热处理工艺为：在885℃保温5小时，然后在900℃保温4.5至5小时，最后在真空氩气保护下快速冷却；

(3)对完成步骤(2)的镍基合金圆柱锻棒进行冷却至室温后切割成所需形状。

所述镍基合金圆柱锻棒的成分为(w_t％)：Ni为0.53－0.55，Cr为0.17－0.18，Nb：0.05－0.06，Mo为0.03-0.04，C为0.002－0.003；Ti为0.009-0.01，Al为0.005－0.008，Zr：0.001－0.002，B为0.0003-0.0004，Si为0.0001－0.0002，Co为0.004-0.005，余下的为Fe。

所述步骤(2)中热处理工艺还可以为在915℃保温3小时，然后在930℃保温2小时，最后在真空氩气保护下快速冷却。

本发明的有益效果在于：

采用本发明可以进一步提高镍基合金的强度，降低其裂纹扩展速率，提高疲劳寿命。

具体实施方式：

下面结合具体的较佳实施例对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，这些实施例仅仅是例 示的目的，并不旨在对本发明的范围进行限定。

实施例1：一种镍基合金成分配比及δ相球化热处理工艺，包括以下步骤：

(1)进行化学成分配比优化，以挑选出更为合适的合金成分，获得良好的力学性能，并试制出镍基合金圆柱锻棒。此试制方式为现有相关领域中的常用方式，为公知内容，不再详述；

(2)对镍基合金圆柱锻棒在1100℃固溶处理1至1.5小时，然后进行水冷至室温；

(3)将完成步骤(2)的镍基合金圆柱锻棒进行热处理，热处理工艺为：在885℃保温5小时，然后在900℃保温4.5至5小时，最后在真空氩气保护下快速冷却；

(4)对完成步骤(3)的镍基合金圆柱锻棒进行冷却至室温后切割成所需形状。

所述镍基合金圆柱锻棒的成分为(w_t％)：Ni为0.53－0.55，Cr为0.17－0.18，Nb：0.05－0.06，Mo为0.03-0.04，C为0.002－0.003；Ti为0.009-0.01，Al为0.005－0.008，Zr：0.001－0.002，B为0.0003-0.0004，Si为0.0001－0.0002，Co为0.004-0.005，余下的为Fe。

对镍基合金圆柱锻棒在1100℃固溶处理1至1.5小时，主要是消除变形历史带来残余应力、组织和相的不均匀性；

同时在步骤(3)中，当超过保温时间，就会使得其δ相颗粒化程度趋向于长针状转变，会影响效果，一般时间控制在实施例中所提 到的时间内为最佳。

实施例2：在步骤(3)中，热处理工艺还可以为在915℃保温3小时，然后在930℃保温2小时，最后在真空氩气保护下快速冷却。其余同实施例1。