[发明专利]一种高温合金晶粒的细化方法

说明书

本发明提供了一种高温合金晶粒的细化方法，属于材料加工技术领域。本发明提供的细化方法，包括以下步骤：在梯度磁场和惰性气体的条件下，将高温合金进行熔融处理和冷却，达到高温合金晶粒细化的目的。本方法利用梯度磁场在冷却结晶过程产生的梯度磁化力打断初生枝晶，断裂的枝晶碎片重新形核，从而提高晶粒的形核率；同时磁力和磁化力又能抑制原子扩散，进而抑制晶粒的长大，使得最终晶粒尺寸减小。从实施例可以看出，采用本发明的细化方法，高温合金中晶粒的平均尺寸为300μm。

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，尤其涉及一种高温合金晶粒的细化方法。

背景技术

因高温合金具有高强度、较佳抗氧化、耐蚀性能和良好的低周疲劳性，已广泛地应用于航空、航天、工业燃机发电及高速机车等方面。其中，用于航空发动机涡轮盘、低压涡轮机叶片及地面燃机的高温合金，由于工作温度大都在760℃以下，要求高温合金的铸件截面具有尽可能细小的等轴晶，避免晶界连续析出碳化物；尽可能少的微观缩孔和尽可能少的偏析。但熔模铸造高温合金铸件大都存在着晶粒粗大和组织不均匀，以及伴生着偏析增大和缩孔增多现象；上述这些现象降低了涡轮叶片及涡轮盘等部件的疲劳性能和可靠性。解决这一系列问题的关键在于减小晶粒尺寸，获得均匀的细晶铸件。

目前常用的晶粒细化方法主要有三种：化学变质剂法、振动法和热控法，其原理是采用细化方法促进结晶过程大量形核，同时限制晶核的快速生长，从而获得更细的结晶组织。添加晶粒细化剂是通过外来晶核使晶粒细化，可以最大程度的细化晶粒，但是由于高温合金对夹杂特别敏感，加之由于碳化物、碳氧化物、陶瓷、氧化物等作为形核剂的加入，使形核位置会成为疲劳裂纹源，因此许多在有色合金或钢铁冶金上行之有效的形核剂都不适合于高温合金。而振动法和热控法虽然可以减少枝晶间距，把偏析降到最低，但是此方法不易细化截面尺寸大的铸件，而且容易产生内应力，难于控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高温合金晶粒的细化方法。采用本发明的细化方法能够提高晶粒的形核率，同时还能抑制晶粒的长大，使得最终晶粒尺寸变小。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高温合金晶粒的细化方法，包括以下步骤：

在梯度磁场和惰性气体的条件下，将高温合金进行熔融处理和冷却，达到高温合金晶粒细化。

优选地，所述梯度磁场的范围为50～100T²/m。

优选地，所述熔融处理的温度为1480～1550℃，保温时间为20～40min。

优选地，升温至所述熔融处理温度的升温速率为5～10℃/min。

优选地，所述冷却的方式为空冷。

优选地，所述高温合金包括镍基高温合金或钴基高温合金。

本发明提供了一种高温合金晶粒的细化方法，包括以下步骤：在梯度磁场和惰性气体的条件下，将高温合金进行熔融处理和冷却，达到高温合金晶粒细化。本方法利用梯度磁场在冷却结晶过程产生的梯度磁化力打断初生枝晶，断裂的枝晶碎片重新形核，从而提高晶粒的形核率；同时磁力和磁化力又能抑制原子扩散，抑制晶粒的长大，使得最终晶粒尺寸减小。另外，本发明的细化方法容易控制，操作简单。从实施例可以看出，采用本发明的细化方法，晶粒的平均尺寸为300μm。

附图说明

图1为实施例1中高温合金试件的EBSD图片；

图2为实施例2中高温合金试件的EBSD图片；

图3为实施例3中高温合金试件的EBSD图片；

图4为对比例1中高温合金试件的EBSD图片。

具体实施方式