[发明专利]一种修复K403镍基高温合金叶片蠕变损伤的恢复热处理方法

说明书

本发明公开了一种修复K403镍基高温合金叶片蠕变损伤的恢复热处理方法，包括以下步骤：去除叶片涂层，将所述叶片送入真空加热炉中随炉升温，以8～12℃每分钟的速率将炉温升至450～550℃，保温25～35分钟继续加热真空炉，以6～8℃每分钟的速率将炉温升至780～820℃，保温至少60分钟后继续加热，以8～12℃每分钟的速率将炉温升至1180‑1200℃，保温1:5～2:10小时后随炉升温，以1.0～1.4℃每分钟的速率将炉温升至1220～1240℃，保温5:50～6:10小时后以35～45℃每分钟的速率冷却真空炉至1190～1010℃，最后充入高纯惰性气体将炉温冷却至100℃以下，将叶片取出。本发明方法能耗低、效率高，能有效降低整机的维修成本，可广泛应用于航空和电站等领域。

技术领域

本发明涉及航空发动机维修领域，特别是一种修复K403镍基高温合金叶片蠕变损伤的恢复热处理方法。

背景技术

K403是镍基沉淀硬化型等轴铸造高温合金，是基于ЖС6К-ВИ合金研制出来的，现已应用于制作多种航空发动机涡轮工作叶片和导向叶片，以及其他高温使用的零部件。然而，高压涡轮叶片在服役过程中承受高温、复杂应力及燃气腐蚀等苛刻条件，服役到一定寿命后将出现不同类型的损伤，引起材料的组织和性能衰退，影响其使用可靠性和安全性；同时，由于涡轮叶片存在材料成份复杂、制造工艺繁琐、更换新品叶片成本较高和叶片备件采购困难的原因，因此，对于在高温服役过程中因显微组织不稳定而出现的一类损伤，如高温蠕变损伤，多采用热等静压或恢复热处理技术，通过对显微组织的调整使材料性能恢复到甚至超过原来的水平，使其能够继续使用，避免涡轮叶片的更换。

现有的热等静压技术不但成本高，热等静压设备也比较昂贵，一台热等静压设备的价格是一台真空热处理炉的几倍甚至十几倍，而且该技术主要用于修复合金中的铸造疏松和蠕变空洞，因此只能部分恢复退化的组织。目前，国内只有几家单位有热等静压设备，而且有些在参数控制方面很局限，达不到工程化应用的要求。另外一种热等静压+恢复热处理方法，用于恢复未出现蠕变空洞的蠕变损伤，大材小用，这种技术主要应用于合金蠕变损伤累积到一定程度后出现蠕变空洞等场合。

除此之外，目前公开的合金涡轮叶片修复方法主要有：中国专利103643188A(公开日为2014年3月19日)公开了一种K465合金涡轮叶片修复热处理方法，该发明对使用一个寿命后的K465涡轮叶片恢复性能效果非常显著。中国专利104878329A(公开日为2015年9月2日)公开一种修复DZ125合金蠕变损伤的恢复热处理方法，该方法适用于DZ125合金蠕变损伤第二阶段中后期。中国专利106480386A(公开日为2017年3月8日)公开一种修复DZ125合金蠕变损伤的热等静压方法，可有效修复蠕变损伤和铸造缺陷，同时不会产生再结晶组织，修复后组织的显微硬度明显提高和高温力学性能得到恢复。但对于具有蠕变损伤的K403合金或ЖС6К-ВИ合金的组织和性能恢复，目前国内外还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种组织产生明显退化但未产生蠕变空洞的K403合金或ЖС6К-ВИ合金叶片蠕变损伤修复方法，以保证叶片的服役安全性和延长叶片服役寿命，减少备件需求，降低航空发动机维修成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种修复K403镍基高温合金叶片蠕变损伤的恢复热处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.去除待处理叶片表面的涂层，将叶片和叶片夹具表面清洗干净；

S2.控制真空加热炉的初始温度，将叶片送入加热炉，并将炉内抽成真空；

S3.送电加热，控制炉内温度上升速度在8～12℃每分钟，当炉温至450～550℃时，停止加热并保温25～35分钟，保温结束后随炉升温；

S4.控制炉内温度上升速度在6～8℃每分钟，当炉温至780～820℃时，停止加热并保温至少60分钟，保温结束后随炉升温；