[发明专利]一种颗粒状δ相均匀分布的GH4169合金制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种颗粒状δ相均匀分布的GH4169合金制备方法，属于高温合金材料制备的工艺领域。

背景技术

由于GH4169合金在-253～650℃之间具有很高的屈服强度、抗拉强度、持久强度和塑性，并且具有良好的抗腐蚀、抗辐照、热加工及焊接性能，在航空、航天、石油、化工及能源等领域具有广泛用途，其用量占世界变形高温合金总产量的45％以上。因此，其组织和相的变化一直是国内外学者研究的重点，尤其是针对合金中存在的δ相含量、分布及形貌变化，更是研究中的热点。

有研究表明，δ相对GH4169合金的强度和裂纹的萌生与扩展具有重要影响。在关于δ相对GH4169合金室温力学性能影响的研究中发现，当合金中析出质量分数为3.45％的δ相时，其屈服和抗拉强度分别提高了233MPa和181MPa，原因在于δ相在晶界上析出降低了合金的缺口敏感性；而司家勇等人的研究[司家勇,刘锋.δ相对Inconel 718合金组织与疲劳性能影响的研究进展.材料导报.2013(07):89-92.]表明，当δ相以颗粒状析出并且均匀分布于晶界和晶内时，合金的力学性能最佳，原因是在变形过程中δ相对位错的阻碍作用由绕过变成切过机制，合金强度进一步得到提高。此外，Viskari等人[L Viskari,Y Cao,M Norell,et al.Grain boundary microstructure and fatigue crack growth in Allvac 718Plus superalloy.2011,528(6):2570-2580]分析了Inconel 718合金(GH4169)含δ相和不含δ相情况下合金持久疲劳极限的变化，研究结果表明：当合金中存在δ相时可有效降低裂纹的扩展速率，从而提高材料的持久疲劳性能。在热成形过程中，由于温度受周围环境影响较大，因此工件或坯料的温度场分布往往很不均匀，而δ相的含量、形貌及分布对温度又十分敏感。利用热成形方式，效率低，能耗大，工件或坯料表面也会由于高温而发生严重氧化。因此，采用热成形方式获得均匀分布的颗粒状δ相是不可行的。

因此，有必要考虑将GH4169合金变形与热处理析出δ相分开，最终获得在晶界和晶内均匀分布的颗粒状δ相。

发明内容

本发明的目的在于基于冷变形和热处理工艺相结合的方式，提供一种颗粒状δ相均匀分布的GH4169合金高效制备方法，从而进一步提高GH4169合金的强度，降低其裂纹扩展速率，提高疲劳寿命。

本发明的技术方案是：

一种颗粒状δ相均匀分布的GH4169合金制备方法，包括GH4169合金的冷变形与热处理，首先对固溶后的板坯进行30％以上的冷轧变形，再经985℃±5℃保温1h后真空氩气保护下快速冷却，然后对板坯进行标准双时效处理，最终获得在GH4169合金晶界和晶内均匀分布的颗粒状δ相。

所述的颗粒状δ相均匀分布的GH4169合金制备方法，GH4169合金的冷变形及热处理包括如下步骤：

a)对GH4169板料进行985℃±5℃保温1h固溶处理；

b)对板坯进行变形量为30％以上的轧制变形；

c)对冷变形后的板坯用酒精或丙酮进行清洗；

d)对冷变形板坯进行热处理，热处理制度为：985℃±5℃保温1h，真空氩气保护下快速冷却；

e)对板坯进行双时效处理：720℃±5℃保温8h，以50℃/h冷却至620℃±5℃保温8h，真空氩气保护下快速冷却。

所述的颗粒状δ相均匀分布的GH4169合金制备方法，对板坯进行轧制变形的变形量优选为40～70％。

本发明的设计思想是：

本发明首先对固溶后的GH4169合金板坯进行30％以上的冷轧变形；再在特定的985℃±5℃保温1h后真空氩气保护下快速冷却；然后对板坯进行双时效处理(720℃±5℃保温8h，以50℃/h冷却至620℃±5℃保温8h，真空氩气保护下冷却)。从而可以获得在合金晶界和晶内均匀分布的颗粒状δ相，最终实现提高GH4169合金强度，降低其裂纹扩展速率，获得更好疲劳性能的目的。

本发明的优点及有益效果是：

本发明包含了GH4169合金冷变形与热处理两部分，利用本发明可获得在晶界和晶内均匀分布的颗粒状δ相，不仅提高GH4169合金强度，降低其裂纹扩展速率；还能提高生产效率，降低材料氧化程度，减少材料浪费。

附图说明

图1为GH4169合金的扫描电镜图。

具体实施方式