[发明专利]Ni基超合金材料的制造方法

说明书

本发明涉及一种制造析出强化型Ni基超合金材料的方法，该Ni基超合金材料具有预定的组成，所述方法包括：开坯锻造步骤，其中在Ts至Tm的温度范围内进行锻造，并进行空气冷却，以形成平均晶粒尺寸为#1以上的坯料；过时效热处理步骤，其中在Ts至Ts+50℃的温度范围内加热和保持坯料，然后将其缓慢冷却至Ts以下的温度；以及晶粒细化锻造步骤，其中在Ts‑150℃至Ts的温度范围进行另一次锻造，并进行另一次空气冷却，其中Ts为1,030℃至1,100℃，并且晶粒细化锻造步骤之后的总平均晶粒尺寸为#8以上。该方法即使在材料为大尺寸合金材料的情况下也能够总体上得到细晶粒，并且能够赋予高机械强度。

技术领域

本发明涉及一种用于制造γ'析出强化型Ni基超合金材料的方法。特别地，本发明涉及一种用于制造Ni基超合金材料的方法，该方法即使在材料为大尺寸合金材料的情况下也能够总体上得到细晶粒，并且能够赋予高机械强度。

背景技术

已知有一种析出强化型Ni基超合金，其中由金属间化合物构成的微细析出物分散在Ni基质中。这种合金已被广泛用作在高温环境下需要机械强度的部件，例如用于燃气轮机或蒸汽轮机的部件。作为代表性的合金，可以提及一种含有Ti和Al的γ'析出强化型Ni基超合金，所述Ti和Al与Ni形成金属间化合物，其中该金属间化合物的γ'相微细地分散在作为Ni基质的γ相中。然而，在这样的合金中，当γ'相过度析出时，热加工性降低，并且晶粒不能通过锻造而被精加工，使得不能获得良好的机械强度。

例如，专利文献1公开了一种Ni基超合金材料的制造方法，其中在γ'析出强化型Ni基超合金中，通过过时效而使γ'晶粒变粗，从而确保热加工性，并且在锻造步骤中实现晶粒的细化，其中与被称为Waspaloy的合金相比，所述γ'析出强化型Ni基超合金中γ'相的含量更高。在这种方法中，将合金块加热到高于溶线温度Ts的温度，以形成γ'相的固溶体，然后将其缓慢冷却以使γ'相析出并生长，以形成过时效结构。随后，在低于Ts的温度下进一步进行锻造和旋转锻造，由此得到ASTM 12以上的微细晶粒。在该方法中，将溶线温度设定为1,110℃至1,121.1℃，其高于常用的同类合金物质的溶线温度。这是因为即使当在Ts以下的温度下进行锻造时也可以提高锻造温度，并且可以降低耐锻造性，而不会形成γ'粒子的固溶体。

此外，专利文献2公开了一种析出强化型Ni基超合金材料的制造方法，该Ni基超合金材料可以含有大量的γ'相。在该方法中，将铸块保持在溶线温度Ts以下的温度下，以使部分γ'相形成固溶体，然后缓慢冷却，由此通过过时效将γ'粒子转变成平均粒径为1.5μm以上的粗晶粒，从而能够确保热加工性。随后，通过挤出加工对合金结构进行细化，同时促进再结晶。据信，在这种情况下产生的空隙会通过随后的HIP处理而消除。

此外，专利文献3公开了一种Ni基超合金材料的制造方法，其中对热锻材料进行缓慢冷却过时效，并且在溶线温度Ts以下的预定温度下锻造，以获得不一致的γ'相，其与作为基质的γ相的晶格不具有连续性并且对机械强度没有很大的影响，从而确保了热加工性。在通过锻造进行上胶之后，进行固溶处理以将不一致的γ'相再次转移到固溶体中，然后通过进行时效处理使适形的γ'相析出。

专利文献1：JP-T-H05-508194

专利文献2：JP-A-H09-310162

专利文献3：JP-A-2016-3374

发明内容

顺便提及，在γ'析出强化型Ni基超合金材料的制造方法中，当旨在增加待制造的材料尺寸时，通过单独锻造使晶粒细化，容易发生不均匀，因此优选抑制制造过程中晶粒粗化本身。

鉴于上述情况而作出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种用于制造γ'析出强化型Ni基超合金材料的方法，即使当材料尺寸变大时，该方法也能提供微细合金结构。