【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鎳基復(fù)合材料熱處理，尤其涉及一種定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料的熱處理方法及高碳鎳基復(fù)合材料。
技術(shù)介紹
1、鎳基高溫合金在高溫下具有良好的組織穩(wěn)定性和抗蠕變性能，廣泛應(yīng)用于航空航天發(fā)動機(jī)渦輪葉片，隨著航空航天設(shè)備服役條件越來越苛刻，對高溫合金的性能要求也在不斷提升。目前，航空發(fā)動機(jī)設(shè)計單位提出了高經(jīng)濟(jì)性、高承溫能力和高可靠性的航空發(fā)動機(jī)設(shè)計理念，通過在高溫合金中加入碳元素，形成碳化物纖維和γ′相復(fù)合強(qiáng)化的共晶復(fù)合材料，可以提高材料的承溫能力、高溫強(qiáng)度、抗腐蝕以及機(jī)械加工性能，并減少鑄造/凝固缺陷。然而，研究發(fā)現(xiàn)，定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料鑄態(tài)組織中γ′相粗大且不均勻，這種粗大且不規(guī)則的γ′相通常被認(rèn)為是不利于合金性能的。
2、熱處理工藝是調(diào)整合金微觀組織和提高合金力學(xué)性能的重要手段。研究表明，通過固溶處理(1150～1320℃)、高溫時效處理(1050～1150℃)和低溫時效處理(750～950℃)對鎳基高溫合金鑄態(tài)合金組織中的γ′相進(jìn)行調(diào)控，當(dāng)γ′相呈立方狀，尺寸在0.3～0.5μm，體積分?jǐn)?shù)為65％時，合金的強(qiáng)化效果最佳。然而，使用上述熱處理工藝對定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料進(jìn)行熱處理后，γ′相仍比較粗大，且熱處理會引發(fā)碳化物的不良轉(zhuǎn)變，不能得到最佳的強(qiáng)化效果。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料的熱處理方法及高碳鎳基復(fù)合材料。本專利技術(shù)提供的熱處理方法可以使定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料中的γ′相尺寸細(xì)化、立方度高、體積分?jǐn)?shù)適當(dāng)，
2、為了實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)提供以下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)提供了一種定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料的熱處理方法，包括：將定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料依次進(jìn)行固溶處理和時效處理；所述固溶處理的溫度為1260～1320℃，保溫時間為3～5h；所述時效處理的溫度為800～1000℃，保溫時間為2～10h。
4、優(yōu)選地，所述固溶處理的溫度為1280～1310℃，保溫時間為3.5～4.5h。
5、優(yōu)選地，所述時效處理的次數(shù)為一次或兩次。
6、優(yōu)選地，所述時效處理的次數(shù)為一次時，所述時效處理為低溫時效；所述低溫時效的溫度為800～900℃，時間為2～10h。
7、優(yōu)選地，所述時效處理的次數(shù)為兩次時，所述時效處理為依次進(jìn)行的高溫時效和低溫時效。
8、優(yōu)選地，所述高溫時效的溫度高于900℃且不高于1000℃，時間為2～4h；所述低溫時效的溫度為800～900℃，時間為2～6h。
9、優(yōu)選地，所述定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料的成分按質(zhì)量百分比為：9.5～11.0％co、5.5～6.5％al、3.0～3.5％nb、8.0～9.0％cr、1.6～2.5％mo、7.2～7.9％w、0.4～0.46％c、0.4～0.55％v，以及余量的ni。
10、優(yōu)選地，所述定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料通過液態(tài)金屬冷卻技術(shù)制備。
11、本專利技術(shù)還提供了上述技術(shù)方案所述熱處理方法處理得到的高碳鎳基復(fù)合材料，所述高碳鎳基復(fù)合材料的微觀組織包括γ相、γ′相和碳化物，所述γ′相為立方狀，所述γ′相的尺寸為306～445nm，所述γ′相的體積分?jǐn)?shù)為63.4～67.7％；所述碳化物包括mc、m6c和m23c6碳化物。
12、優(yōu)選地，所述mc碳化物呈纖維狀；所述m6c碳化物的尺寸小于12μm，面積分?jǐn)?shù)不高于1.5％；m23c6碳化物的尺寸小于500nm。
13、本專利技術(shù)提供了一種定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料的熱處理方法，包括：將定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料依次進(jìn)行固溶處理和時效處理；所述固溶處理的溫度為1260～1320℃，保溫時間為3～5h；所述時效處理的溫度為800～1000℃，保溫時間為2～10h。本專利技術(shù)通過固溶處理溶解粗大的初生γ′相，為二次γ′相的均勻析出創(chuàng)造條件；控制固溶處理過程中晶界處碳化物轉(zhuǎn)變，在晶界均勻析出m6c碳化物；進(jìn)一步時效處理調(diào)控二次γ′相和碳化物，通過控制時效處理的溫度和時間控制γ′相的立方度、尺寸、體積分?jǐn)?shù)，使γ′相高密度均勻分布，立方狀的γ′相具有較高的界面穩(wěn)定性，減少界面能，能夠均勻分散應(yīng)力；同時控制時效處理過程中析出的m23c6碳化物，使其呈細(xì)小、離散點狀分布；熱處理后析出的二次γ′相及碳化物，具有扎釘位錯的作用，可阻礙位錯運(yùn)動、抑制晶界滑移，大幅度提高鎳基復(fù)合材料的拉伸性能和蠕變性能。實施例結(jié)果表明，定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料經(jīng)本專利技術(shù)提供的熱處理方法處理后，組織中γ′相呈立方狀，尺寸在306～445nm，體積分?jǐn)?shù)在63.4～67.7％；mc變化不大，呈纖維狀；m6c碳化物尺寸小于12μm，面積分?jǐn)?shù)在0.67％～1.46％；m23c6碳化物的尺寸小于500nm，呈顆粒狀；得到的高碳鎳基復(fù)合材料的900℃抗拉強(qiáng)度達(dá)到923.33mpa，屈服強(qiáng)度達(dá)到856.96mpa，在1000℃、180mpa的條件下蠕變壽命為222.97h。
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1.一種定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料的熱處理方法，包括：將定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料依次進(jìn)行固溶處理和時效處理；所述固溶處理的溫度為1260～1320℃，保溫時間為3～5h；所述時效處理的溫度為800～1000℃，保溫時間為2～10h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其特征在于，所述固溶處理的溫度為1280～1310℃，保溫時間為3.5～4.5h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其特征在于，所述時效處理的次數(shù)為一次或兩次。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱處理方法，其特征在于，所述時效處理的次數(shù)為一次時，所述時效處理為低溫時效；所述低溫時效的溫度為800～900℃，時間為2～10h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱處理方法，其特征在于，所述時效處理的次數(shù)為兩次時，所述時效處理為依次進(jìn)行的高溫時效和低溫時效。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱處理方法，其特征在于，所述高溫時效的溫度高于900℃且不高于1000℃，時間為2～4h；所述低溫時效的溫度為800～900℃，時間為2～6h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項所述的熱處
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其特征在于，所述定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料通過液態(tài)金屬冷卻技術(shù)制備。
9.權(quán)利要求1～8任一項所述熱處理方法處理得到的高碳鎳基復(fù)合材料，其特征在于，所述高碳鎳基復(fù)合材料的微觀組織包括γ相、γ′相和碳化物；所述γ′相為立方狀，所述γ′相的尺寸為306～445nm，所述γ′相的體積分?jǐn)?shù)為63.4～67.7％；所述碳化物包括MC、M6C和M23C6碳化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高碳鎳基復(fù)合材料，其特征在于，所述MC碳化物呈纖維狀；所述M6C碳化物的尺寸小于12μm，體積分?jǐn)?shù)不高于1.5％；M23C6碳化物的尺寸小于500nm。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料的熱處理方法，包括：將定向凝固高碳鎳基復(fù)合材料依次進(jìn)行固溶處理和時效處理；所述固溶處理的溫度為1260～1320℃，保溫時間為3～5h；所述時效處理的溫度為800～1000℃，保溫時間為2～10h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其特征在于，所述固溶處理的溫度為1280～1310℃，保溫時間為3.5～4.5h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其特征在于，所述時效處理的次數(shù)為一次或兩次。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱處理方法，其特征在于，所述時效處理的次數(shù)為一次時，所述時效處理為低溫時效；所述低溫時效的溫度為800～900℃，時間為2～10h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱處理方法，其特征在于，所述時效處理的次數(shù)為兩次時，所述時效處理為依次進(jìn)行的高溫時效和低溫時效。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱處理方法，其特征在于，所述高溫時效的溫度高于900℃且不高于1000℃，時間為2～4h；所述低溫時效的溫度為800～900℃，時間...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊敏，楊東偉，郭敏，崔婷婷，蘇海軍，楊文超，黃太文，張卓，劉林，
申請(專利權(quán))人：西北工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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