[发明专利]一种定向及单晶高温合金的热处理方法

说明书

本发明提供了一种定向及单晶高温合金的热处理方法，属于材料加工技术领域。在交变磁场和惰性气体下，将定向及单晶高温合金依次进行均匀化热处理、固溶处理、高温时效处理和低温时效处理。本发明在均匀化热处理、固溶处理和时效处理时加入交变磁场，能够促进金属元素的扩散，降低元素偏析，促使合金组织更加均匀，从而影响合金γ′相体积分数，提高定向及单晶高温合金力学性能。从实施例可以看出：经交变磁场热处理的定向及单晶高温合金组织分布均匀，γ′相呈立方体；显微硬度值为399.8～417.2HV，在950℃时抗拉强度为675.3～696.2MPa，延伸率为16.21～21.73％，断面收缩率为29.56～34.06％。

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，尤其涉及一种定向及单晶高温合金的热处理方法。

背景技术

高温合金是广泛应用于航空、航天、舰船、发电等领域的关键部件材料，其服役温度在600℃以上，是能承受较大复杂应力并具有表面稳定性的铁基、镍基、钴基等高合金化的奥氏体金属材料。定向及单晶高温合金存在凝固偏析，使合金存在明显的枝晶组织，首先凝固的枝晶轴富集高熔点溶质元素，后凝固的枝晶间富集低熔点溶质元素，而定向及单晶高温合金的强化机理主要为沉淀强化，合金中强化相的含量与体积分数显著影响着其持久和抗拉等力学性能，凝固偏析促使γ′相的形成元素不能在合金中形成合理分布，从对定向及单晶高温合金的力学性能造成较大影响。

由于毛坯定向及单晶高温合金强化相没有达到最佳状态，γ′相的体积分数，尺寸，形貌和分布未达到最佳状态，加之偏析等因素，在使用前需对其进行固溶和时效处理。但现有的热处理工艺已相对成熟，很难进一步提高高温合金的力学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种定向及单晶高温合金的热处理方法。采用本发明的热处理方法得到的定向及单晶高温合金具有优异的显微硬度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率和持久寿命，能广泛应用于航空、航天、舰船和发电材料中。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种定向及单晶高温合金的热处理方法，包括以下步骤：

在交变磁场和惰性气体的条件下，将定向及单晶高温合金依次进行均匀化热处理、固溶处理、高温时效处理和低温时效处理。

优选地，所述交变磁场的强度为0.05～0.11T。

优选地，所述均匀化热处理的温度为1200～1210℃，保温时间为0.5～1h。

优选地，所述固溶处理的温度为1260～1270℃，保温时间为1～2h。

优选地，所述高温时效处理的温度为1070～1090℃，保温时间为2～4h。

优选地，所述低温时效处理的温度为860～870℃，保温时间为18～22h。

优选地，升温至所述均匀化热处理温度、固溶处理温度、高温时效处理温度和低温时效处理温度的升温速率独立地为5～10℃/min。

本发明提供了一种定向及单晶高温合金的热处理方法，包括以下步骤：在交变磁场和惰性气体的条件下，将定向及单晶高温合金依次进行均匀化热处理、固溶处理、高温时效处理和低温时效处理。本发明在均匀化热处理、固溶处理、高温时效处理和低温时效处理时加入交变磁场，能够促进金属元素的扩散，降低元素偏析，促使合金组织更加均匀，将γ′相体积分数调节为64％左右，并使得γ′相形貌更加规则，分布更加均匀，从而提高定向及单晶高温合金力学性能。同时，本发明的热处理方法简单，便于操作。从实施例可以看出：经交变磁场热处理的定向及单晶高温合金组织分布均匀，γ′相呈立方体；显微硬度值为399.8～417.2HV，在950℃时抗拉强度为675.3～696.2MPa，延伸率为16.21～21.73％，断面收缩率为29.56～34.06％，980℃/250Mpa下持久寿命63～91h；能够作为航空、航天、舰船和发电材料。