[发明专利]一种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金及其制备方法，属于MP159钴基高温合金成形加工及热处理技术领域。所述钴基合金为MP159高温合金板材，制备方法包括以下步骤：将MP159高温合金板材加热并保温，之后水冷至室温；热处理的MP159高温合金板材在液氮中浸泡，并进行深冷轧制；轧制后的MP159高温合金板材进行时效热处理，随后空冷至室温。通过液氮深冷轧制+时效热处理的制备工艺在MP159高温合金中制备出具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状γ′强化相，这种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状γ′强化相能够显著提高MP159高温合金的抗热腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及一种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金及其制备方法，属于MP159钴基高温合金成形加工及热处理技术领域。

背景技术

MP159高温合金因高的强度、良好的延展性和优异的耐腐蚀性能被广泛用于制造航空航天等领域的超高强度螺栓紧固件。但是在太空服役过程中，仍然会受到航空发动机产生的高温高压和燃料燃烧产生的钠、硫以及氯化物等恶劣复杂环境的影响。因此，进一步提高MP159钴基高温合金的耐腐蚀性能是航空航天领域亟待解决的关键工程问题。

MP159高温合金是一种冷变形强化的钴基高温合金，其强化方式主要通过冷变形+时效热处理析出γ′强化相进行强化。目前大量的研究工作都只是致力于改善MP159高温合金的力学性能，如蔡叶青等人研究了冷拔工艺对合金力学性能具有明显提高，其极限抗拉强度较初始固溶态相比提升了75％，贾宇豪等人则是通过冷轧+时效工艺强化合金板材，其中室温拉伸强度和延伸率分别可达1.8GPa和12.5％。随着航空航天领域的快速发展，对MP159高温合金热腐蚀抗性的要求越来越高。但很少有文献报道如何提高MP159高温合金的抗高温腐蚀性能。近年来，一些文献报道具有晶体缺陷的γ′相不仅能够提高IN718高温合金的力学性能，还能够提高IN718高温合金的热腐蚀抗性。但目前并没有文献报道如何在MP159高温合金中制备出具有晶体缺陷的γ′强化相的制备工艺。因此，如何通过简单的制备工艺制备出具有大量晶体缺陷的强化相，以提高MP159高温合金的热腐蚀抗性显得尤为关键。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供了一种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金及其制备方法，即通过液氮深冷轧制+时效热处理的制备工艺在MP159高温合金中制备出具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状γ′强化相，这种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状γ′强化相能够显著提高MP159高温合金的抗热腐蚀性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提出了一种具有大量层错和形变纳米孪晶的长棒状相组织的钴基合金的制备方法，所述钴基合金为MP159高温合金板材，化学成分组成为：Co 35.7wt％、Ni25.5wt％、Cr 19.0wt％、Fe 9.0wt％、Mo 7.0wt％、Ti 3.0wt％、Nb0.6 wt％和Al余量；制备方法包括以下步骤：

(1)固溶处理：将MP159高温合金板材加热并保温，之后水冷至室温；

(2)深冷轧制：将步骤(1)处理的MP159高温合金板材在液氮中浸泡，并进行深冷轧制；

(3)时效处理：将步骤(2)轧制后的MP159高温合金板材进行时效热处理，随后冷空至室温，即可。

进一步地，步骤(3)中，所述时效热处理的温度为800℃，保温时间为2-25h。

进一步地，步骤(1)中，加热至1050℃，保温4h。

进一步地，步骤(2)中，在液氮中浸泡15min。

进一步地，步骤(2)中，深冷轧制采用多道次轧制方式进行轧制，每道次轧制结束后，迅速放入液氮中浸泡10min，再进行下一道次的轧制。