【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，屬于高溫合金熱處理。
技術介紹
1、沉淀強化型鎳基高溫合金因其基體中體積占比較大的第二相，具有優異的熱穩定性和綜合力學性能。但是，在增材制造過程中極端的溫度梯度使得該類合金基體呈現出過飽和狀態，第二相不能充分析出；而且循環的熱膨脹和收縮使基體產生大量內應力，增加合金后續開裂的風險。這些因素嚴重損害了鎳基高溫合金的性能，限制了其進一步的應用。針對這一問題，選用適合的熱處理工藝對合金后處理是公認的合理解決途徑。然而，目前已報導的相關研究中并沒有將熱處理工藝與待處理鎳基高溫合金的強化相相變溫度建立聯系，整體工藝缺乏對第二相析出調控的能力，對合金組織和性能改善作用有限。因此如何改進增材制造鎳基高溫合金的熱處理方法，成為目前亟待解決的問題。
2、本專利技術首次提出一種優化第二相析出提升鎳基高溫合金力學性能的熱處理方案，測定γ’相相變溫度，設計“過固溶處理+雙極時效熱處理”的方案，既調控γ’相析出行為，優化γ’相尺寸和形貌，又釋放了合金內應力，避免后續開裂，并合理提升γ’相的數量，為快速獲得兼具強塑性的鎳基高溫合金提供理論依據以及可鑒工藝。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的問題，本專利技術提出基于過固溶提升鎳基高溫合金強化相的方法。本專利技術針對γ’相的相變溫度，設計了“過固溶處理+雙級時效熱處理”的方案，既調控γ’相析出行為，優化γ’相尺寸和形貌，又釋放了合金內應力，避免后續開裂，大幅提升了合金的力學性能，最終獲得兼具強塑
2、本專利技術基于過固溶提升鎳基高溫合金強化相的方法，所述鎳基高溫合金選自inconel?625、?inconel?718、?inconel?939、haynes?188、gh3230、gh3536、gh4169、rené104、rené?104scy、rené?104hfy、in738lc、cm247lc、cmsx-4、hastelloy?x中的一種、優選為rené?104?hfy；所述方法包括：先測量鎳基高溫合金中γ’相的相變溫度，定義為a，然后在b攝氏度進行固溶處理，所述b大于a；固溶處理后，進行至少2級時效處理，且第一級時效處理的溫度大于第二級時效處理的溫度。
3、在本專利技術中，當b大于a時，就形成過固溶現象，在適當條件下，有利提升γ’相的析出數量。當然b并不是越大越好，以攝氏度計，一般為a+45℃~a+50℃較為理想。
4、同時要控制固溶時間，一般選擇45~240min、優選為55~65min。
5、在本專利技術中，控制第一級、第二時效的溫度，是為了在控制γ’相尺寸和形貌的同時，盡可能的釋放了合金內應力。
6、以攝氏度計，第一級時效的溫度優選為（a–360℃）~（a–250℃）；第一級時效的時間為4~12?h。
7、以攝氏度計，第二級時效的溫度優選為（a–460℃）~（a–350℃）；第二級時效的時間為4~12?h。且一級時效溫度-二級時效溫度=80~90℃。
8、鎳基高溫合金包括增材制造制備打印坯。本專利技術中涉及的增材制造技術選自激光粉末床熔融，電子束熔化或同軸送粉激光成形技術中的一種，優選為激光粉末床熔融。
9、當所述?rené104hfy合金原料粉末以質量百分比計，包括下述組成：
10、co：21.4～21.6wt.%、cr：12.9～13.1wt.%、mo：3.7～3.9wt.%、ti：3.8～4.0wt.%、al：3.3?～3.4wt.%、ta：2.2～2.3wt.%、w：3.3～3.5wt.%、nb：0.8～1.0wt.%、c：0.03～0.06wt.%、?zr：0.04～0.06wt.%、b：0.02～0.04wt.%、hf+y為0.006～0.08wt.%、余量為ni，且按摩爾比比計，hf：y為1：1時，
11、步驟1：對增材制造鎳基高溫合金進行差示掃描量熱分析（dsc），確定γ’相的相變溫度a；
12、步驟2：將合金樣品隨爐升溫，對樣品進行固溶熱處理；固溶熱處理的溫度為a+45℃~a+50℃，固溶熱處理冷卻方式為空冷，降至室溫；
13、步驟3：將步驟2處理的合金樣品進行第一級時效熱處理；
14、步驟4：將步驟3處理的合金樣品隨爐降溫至第二級時效溫度，進行第二級時效熱處理，冷卻方式為隨爐冷卻，降至室溫。
15、進一步地，步驟1中dsc分析升溫速率控制在5~15?min/℃，保護氣氛選用氬氣、氮氣中的一種。
16、進一步地，步驟1中，a的取值包括1152℃。
17、進一步地，步驟2中隨爐升溫速率應控制在5~15?℃/min，優選為10?℃/min；固溶處理溫度應控制在1195~1205?℃，優選為1200?℃；保溫時間應控制在1~4?h，優選為1?h。
18、進一步地，步驟3中隨爐降溫速率應控制在5~15?℃/min，優選為10?℃/min；第一級時效處理溫度應控制在800~900?℃，優選為845?℃；保溫時間應控制在4~12?h，優選為8h。
19、進一步地，步驟4中隨爐降溫速率應控制在5~15?℃/min，優選為10?℃/min；第二級時效處理溫度應控制在700~800?℃，優選為760?℃；保溫時間應控制在4~12?h，優選為8h。
20、進一步地，所得熱處理產品內γ’相體積分數為55~58%。。
21、原理和優勢
22、本專利技術提出一種優化第二相析出提升鎳基高溫合金力學性能的熱處理方法，針對γ’相的相變溫度，設計了“過固溶處理+雙級時效熱處理”的方案，既調控γ’相析出行為，優化γ’相尺寸和形貌，又釋放了合金內應力，避免后續開裂，大幅提升了合金的力學性能，最終獲得兼具強塑性的鎳基高溫合金。本專利技術首次提出一種新的熱處理思路，通過dsc預分析確定鎳基高溫合金強化相γ’相的相變溫度，然后圍繞這一溫度設計具有針對性的熱處理方案，能夠適用于多種沉淀強化型鎳基高溫合金。
23、（1）本專利技術首次提出了“強化相相變確定—過固溶處理—雙級時效處理”的熱處理方案，既能夠調控γ’相析出行為，優化γ’相尺寸和形貌，又釋放了合金內應力，避免后續開裂，大幅提升了合金的力學性能。
24、（2）本專利技術工藝流程簡單、適用性廣、針對性強，熱處理溫度和時間可控可調，適用于多種沉淀強化型鎳基高溫合金。
25、（3）本專利技術首次提出基于過固溶提升鎳基高溫合金強化相的方法，可高效獲得新材料體系的強化相，并且為最快、最佳提升其性能提供了系統思路和依據。
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1.?基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，所述鎳基高溫合金選自Inconel625、?Inconel?718、?Inconel?939、Haynes?188、GH3230、GH3536、GH4169、René?104、René104ScY、René?104HfY、IN738LC、CM247LC、CMSX-4、Hastelloy?X中的一種、優選為René?104HfY；其特征在于：所述方法包括：先測量鎳基高溫合金中γ’相的相變溫度，定義為A，然后在B攝氏度進行固溶處理，所述B大于A；固溶處理后，進行至少2級時效處理，且第一級時效處理的溫度大于第二級時效處理的溫度；B=A+45℃~A+50℃。
2.根據權利要求1所述的基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，其特征在于：控制固溶時間為45~240min、優選為55~65min。
3.?根據權利要求1所述的基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，其特征在于：以攝氏度計，第一級時效的溫度優選為（A–360℃）~（A–250℃）；第一級時效的時間為4~12h；
4.根據權利要求1所述的基于過固溶調控
5.?根據權利要求1所述的基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，其特征在于：當所述?René104HfY合金原料粉末以質量百分比計，包括下述組成：
6.?根據權利要求5所述的基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，其特征在于：步驟1中DSC分析升溫速率控制在5~15?min/℃，保護氣氛選用氬氣、氮氣中的一種；步驟1中，A的取值包括1152℃。
7.?根據權利要求5所述的基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，其特征在于：步驟2中隨爐升溫速率應控制在5~15?℃/min，優選為10?℃/min；固溶處理溫度應控制在1195~1205?℃，優選為1200?℃；保溫時間應控制在1~4?h，優選為1?h；
8.?根據權利要求5所述的基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，其特征在于：步驟4中隨爐降溫速率應控制在5~15?℃/min，優選為10?℃/min；第二級時效處理溫度應控制在700~800?℃，優選為760?℃；保溫時間應控制在4~12?h，優選為8?h。
9.根據權利要求5所述的基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，其特征在于：所得熱處理產品內γ’相體積分數為55~58%。
...【技術特征摘要】
1.?基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，所述鎳基高溫合金選自inconel625、?inconel?718、?inconel?939、haynes?188、gh3230、gh3536、gh4169、rené?104、rené104scy、rené?104hfy、in738lc、cm247lc、cmsx-4、hastelloy?x中的一種、優選為rené?104hfy；其特征在于：所述方法包括：先測量鎳基高溫合金中γ’相的相變溫度，定義為a，然后在b攝氏度進行固溶處理，所述b大于a；固溶處理后，進行至少2級時效處理，且第一級時效處理的溫度大于第二級時效處理的溫度；b=a+45℃~a+50℃。
2.根據權利要求1所述的基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，其特征在于：控制固溶時間為45~240min、優選為55~65min。
3.?根據權利要求1所述的基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，其特征在于：以攝氏度計，第一級時效的溫度優選為（a–360℃）~（a–250℃）；第一級時效的時間為4~12h；
4.根據權利要求1所述的基于過固溶調控鎳基高溫合金強化相的方法，其特征在于：鎳基高溫合金包括增材制造制備打印坯；增材制造技術選自激光粉末床熔融，電子束熔化...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉祖銘，江道言，葉書鵬，劉濤，周潤星，黃天行，張亞洲，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：
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