[发明专利]一种激光粉末床熔融GH3230合金的固溶处理方法及GH3230合金

说明书

本发明涉及一种激光粉末床熔融GH3230合金的固溶处理方法及GH3230合金，属于高温合金技术领域。为解决现有技术缺乏针对激光粉末床熔融GH3230合金的固溶处理方法的问题，本发明提供了一种激光粉末床熔融GH3230合金的固溶处理方法：通过激光粉末床熔融增材制造系统制备GH3230合金；再将GH3230合金升温至1130～1280℃进行固溶处理，保温1～3h后冷却至室温。本发明在适应激光粉末床熔融成形技术的同时，改善Msubgt;6/subgt;C碳化物在合金中的体积分数和形态分布，使Msubgt;6/subgt;C平均尺寸减小，降低了拉伸过程中的应力集中，保证合金具有较高强度的前提下大幅提高其延伸率，以获得强度和塑性兼具的GH3230合金。

技术领域

本发明属于高温合金技术领域，尤其涉及一种激光粉末床熔融GH3230合金的固溶处理方法及GH3230合金。

背景技术

高性能航空飞行器的发展需要提高发动机推重比，这对发动机热端部件提出了更高的要求，包括采用具有更高高温强度的材料服役，以及一体化结构设计减重。GH3230合金是一种固溶强化型Ni-Cr-W-Mo高温合金，该合金在900℃以下长期使用具有良好的持久和抗蠕变性能，短期工作温度可达1100℃，长期暴露在1150℃的环境仍具有优异抗氧化能力和热稳定性，被广泛应用于航空发动机热端部件。

采用传统材料制造发动机热端部件存在新型拓扑结构加工难度大、加工周期长和材料浪费等问题，严重阻碍了航空发动机技术的快速迭代。激光粉末床熔融加工是一个非平衡凝固过程，成形过程中熔池经历10⁷K/s量级的超快速熔凝，造成激光粉末床熔融GH3230合金具有外延生长的不均匀亚结构和位错网，且Cr、B、C、Si等低熔点元素在晶界和亚晶界富集导致的低塑性和高温服役过程组织转变带来的性能不稳定性使得GH3230合金不适宜在沉积态直接进行服役。

公开号为CN114855030A的发明专利申请《适应选区激光熔化成形的Ni-Cr-W基高温合金及制备方法》通过增加析出相含量使得合金强度超过了冷轧态Haynes230，得到高强度样品。但大量Al、Ti、Nb、B和Ta元素的引入使得该合金成分与GH3230的成分存在巨大的差异，使得合金主强化机制由固溶强化转变为析出强化，合金性质发生了改变。而且其制备的合金在沉积态存在大量的Laves相，长时间高温服役过程中Laves相的不稳定性限制了该合金在燃烧室的应用。

固溶强化是调控合金微观组织进而改善合金力学性能的有效手段，晶粒内部大量颗粒状M₆C碳化物的析出可以有效提高高温合金的强度和抗蠕变性能，但粗大的M₆C颗粒会成为应力集中点，降低裂纹萌生临界载荷，严重影响合金的拉伸塑性。

公开号为CN114635059A的发明专利申请《一种Ni-Cr-W基合金及其制备方法》通过合金成分改变后的熔炼、锻造、热轧、冷轧和固溶热处理的方式制备了Ni-Cr-W基合金。该方法的合金经调控后具有均匀生长的晶粒和二次碳化物，相比于传统GH3230固溶处理的高温持久性能得到提升。然而，二次碳化物高温环境不稳定会导致合金高温服役过程中的性能不稳定，而且固溶处理后合金的塑性并没有得到提升。

可见，现有的Ni-Cr-W合金的固溶处理方式是针对传统铸造、锻造和轧制制备合金提出的，而对于激光粉末床熔融固溶强化GH3230合金非平衡凝固后微观组织和高温稳定一次碳化物尺寸特征的均匀调控和强塑性综合性能调控等问题还没有解决。

发明内容

为解决现有技术缺乏针对激光粉末床熔融GH3230合金的固溶处理方法的问题，本发明提供了一种激光粉末床熔融GH3230合金的固溶处理方法及GH3230合金。

本发明的技术方案：

一种激光粉末床熔融GH3230合金的固溶处理方法，包括如下步骤：

步骤一、制备GH3230合金：