[发明专利]细晶高强度GH4720Li合金小规格棒材的制备方法

说明书

本发明公开了细晶高强度GH4720Li合金小规格棒材的制备方法，具体为：制备GH4720Li合金坯料；对GH4720Li合金坯料进行预处理；对GH4720Li合金坯料进行热轧开坯，获得GH4720Li合金棒材；利用热轧后的余热将GH4720Li合金棒材进行热矫直，获得GH4720Li合金小规格棒材。本发明方法制备得到的GH4720Li合金小规格棒材，其直径在15mm～20mm之间，晶粒度在10‑13级之间，室温抗拉强度大于1620MPa，650℃抗拉强度大于1450MPa，能用于制作航空发动机用高性能高温合金叶片。

技术领域

本发明属于合金材料加工技术领域，具体涉及细晶高强度GH4720Li合金小规格棒材的制备方法。

背景技术

高温合金作为重要的战略资源，拥有耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧化等优良性能，广泛地应用在航空、航天、石油、舰船、化工和电力等领域。高温合金按照合金的主要元素可以分为铁基高温合金、镍基高温合金以及钴基高温合金；按产品系列又可以分为变形高温合金、铸造高温合金、铸造高温合金和新型高温合金。随着航空航天产业在先进发动机、燃气轮机、核电设备等领域工艺上的突破，市场对高端和新型高温合金的需求正在逐年增加。

GH4720Li合金属于Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，长期使用温度范围为500℃～750℃，最高使用温度为800℃。在该合金中加入铬、钨元素进行固溶强化，加入铝、钛元素形成时效强化相，加入硼、铈元素净化和强化晶界，且合金具有较高的强度以及良好的热加工塑性。GH4720Li合金中Al和Ti元素含量之和约为7.5％，其强化相γ′相的含量高达40％以上，导致合金存在较大热变形抗力，且热加工塑性较低，进而使其成为一种难变形高温合金。基于此，根据GH4720Li合金特点，设计了合理的热加工工艺，制备出一种细晶高强度的GH4720Li合金小规格热轧棒材。

发明内容

本发明的目的是提供细晶高强度GH4720Li合金小规格棒材的制备方法，该棒材的晶粒度在10-12级之间，室温抗拉强度大于1620MPa。

本发明所采用的技术方案是，细晶高强度GH4720Li合金小规格棒材的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，制备GH4720Li合金坯料；

步骤2，对GH4720Li合金坯料进行预处理；

步骤3，对GH4720Li合金坯料进行热轧开坯，获得GH4720Li合金棒材；

步骤4，利用热轧后的余热将GH4720Li合金棒材进行热矫直，获得GH4720Li合金小规格棒材。

本发明的特点还在于，

步骤1中，具体为：采用真空感应、电渣重熔以及真空自耗熔炼工艺制备规格为Φ508mm的GH4720Li合金铸锭，使用带锯切掉铸锭头尾成分风险区域，在快锻机上进行锻造开坯，制备规格为Φ150mm的坯料，使用带锯对锻造中间坯料进行下料，随后在挤压机上制备规格为Φ55mm的挤压中间坯，即为GH4720Li合金坯料。

GH4720Li合金铸锭按质量百分比，其化学成分为：C：0.01～0.02％、Si：0～0.50％、Mn：0～0.50％、P：0～0.015％、S：0～0.008％、Ag：0～0.0005％、Al：2.25～2.75％、B：0.01～0.02％、Bi：0～0.00005％、Co：14.0～15.5％、Cr：15.5～16.5％、Cu：0～0.10％、Fe：0～0.50％、Mo：2.75～3.25％、Pb：0～0.0010％、Ti：4.75～5.25％、W：1.00～1.50％、Zr：0.025～0.050％、O：0～0.0020％、N：0～0.0032％，余量为Ni，以上成分质量百分比之和为100％。

步骤2中，具体为：