[发明专利]提高GH720Li合金饼坯锻件组织均匀性的热加工方法

说明书

本发明是一种提高GH720Li合金饼坯锻件组织均匀性的热加工方法，该方法对GH720Li合金棒坯进行1000℃～1120℃并保温1h～3.5h后以10℃/h～50℃/h冷速缓冷的预处理，然后对ASTM 6.5～8.0级和ASTM 8.0级以上初始晶粒度的合金棒坯分别进行不同热加工参数下的等温锻造工艺，最终对饼坯锻件进行缓冷处理。该方法解决了GH720Li锻件因局部晶粒粗大的不均匀组织而导致性能不稳定的问题，有效提高GH720Li合金饼坯锻件组织的均匀性。

技术领域

本发明是一种提高GH720Li合金饼坯锻件组织均匀性的热加工方法，属于镍基高温合金领域。

背景技术

GH720Li合金是一种高强度、耐腐蚀和时效强化的高温合金，主要用作 650℃～750℃长期使用或900℃短期使用的高性能涡轮盘材料[于秋颖，董建新，张麦仓，郑磊.难变形高温合金GH720Li平衡析出相的热力学计算.稀有金属材料与工程，2010，39(5)：857-861；Vaunois J R,Cormier J,Villechanise P,et al. Influence of bothγ'distribution and grain size on the tensile properties of Udimet 720Li at roomtemperature.In:Ott E A,Groh J R,Banik A,eds.7th International Symposium onSuperalloy 718and Derivatives,Superalloy 718,625,706and various derivatives,TMS,Warrendale,PA,2010,199-213]。对先进航空发动机涡轮盘用GH720Li合金而言，为确保发动机可靠性、安全寿命和性能水平，对晶粒组织控制十分严格，要求达到ASTM 8.0级以上的均匀细晶组织。然而，GH720Li 合金的可锻温度范围很窄，对热加工工艺参数极为敏感，ASTM 8级以上均匀细晶盘锻件晶粒度组织很难精确控制，很容易出现局部晶粒粗大的不均匀组织而造成盘件性能不稳定，影响发动机性能的稳定高效发挥，引起重大经济损失，严重时会导致飞行事故。

等温锻造是目前制备GH720Li等难变形高温合金涡轮盘的有效手段，通过控制等温锻造过程中的热变形工艺参数以及坯料的原始组织状态可以获得均匀细晶的涡轮盘饼坯锻件组织。目前，国外将GH720Li合金的等温锻造工艺作为技术秘密严格保密。国内关于开坯热变形工艺参数对GH720Li铸态合金晶粒组织演化影响的研究较多，但关于等温热变形参数对合金晶粒组织演变影响的研究较少[于秋颖，姚志浩，董建新，等.难变形高温合金GH4720Li的超塑性变形行为.材料热处理学报，2015，36(7)：30～35；Qu J L,Bi Z N,Du JH,et al.Hot deformation behavior of nickel-based superalloy GH4720Li.Journalof Iron and Steel Research,International,2011,18(10):59～65]，缺少对等温锻造过程中 GH720Li合金涡轮盘饼坯锻件组织控制的明确报道，更缺少对变形前坯料不同原始组织状态的等温锻造涡轮盘饼坯锻件组织精确控制的明确报道。

受目前国内开坯技术及工艺稳定性的影响，GH720Li合金棒材组织存在心部和边缘晶粒不均匀的问题，以及不同批次的合金棒材组织普遍存在晶粒度级别波动较大的问题。而目前国内针对棒材组织存在的问题普遍缺少相应的预处理，很难实现棒材等温锻造过程组织的精确控制，最终严重影响最终涡轮盘饼坯锻件组织的均匀性。

发明内容

针对以上不足，本发明提出一种提高GH720Li合金饼坯锻件组织均匀性的热加工方法，其目的是解决涡轮盘饼坯锻件局部晶粒粗大的不均匀组织而导致性能不稳定的问题，有效提高GH720Li合金饼坯锻件组织的均匀性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种提高GH720Li合金饼坯锻件组织均匀性的热加工方法的步骤如下：