[发明专利]一种高温燃气环境工作的增材制造高温合金的热处理方法

说明书

本发明公开一种高温燃气环境工作的增材制造高温合金的热处理方法，包括：增材制造高温合金在压强不大于10^‑3Pa的真空环境、温度为1100℃～1150℃的条件下保温1h～4h，回充氩气冷却。热处理后，材料成形后的高应力状态和不均匀组织得到改善，获得了良好的高温性能，可满足高温燃气环境短时工作要求。800℃时，Rm不低于600N/mm²，Rp0.2不低于550N/mm²，A不低于2.5％。

技术领域

本发明涉及金属增材制造技术领域，尤其涉及一种高温燃气环境工作的增材制造高温合金热处理方法。

背景技术

本发明所涉及的高温合金为Ni-Cr-Fe基沉淀硬化型高温合金，长时使用温度范围-253℃～650℃，短时使用温度可达800℃，具有优异的综合力学性能。目前主要用于航空航天发动机中在650℃以下服役的高温端部件，如涡轮盘、高温紧固件和高温燃气通道等。

增材制造技术，尤其是激光选区熔化成形技术，目前被广泛应用于传统工艺难以成形或加工流程复杂的具有复杂空间结构的高温合金部件制造。但是，目前的激光选区熔化成形高温合金标准或学术文献所提供的热处理工艺制度多借鉴于已有的锻铸件热处理工艺制度。美国材料试验协会(ASTM)标准ASTM F3055-14a《Standard Specification forAdditive Manufacturing Nickel Alloy(UNS N07718)with Powder Bed Fusion(用于粉末床熔化的增材制造镍基合金(UNS N07718)的标准说明书)》提供的热处理制度完全借鉴了锻铸件的热处理工艺制度，而且仅给出了室温环境下的力学性能指标。对于在高温环境，尤其是高温燃气环境中工作的增材制造高温合金所需要的高温力学性能和所对应的热处理工艺并未提供。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种增材制造高温合金的热处理方法，消除成形过程快速熔化-凝固所带来的残余内应力，改善成形材料的不均匀组织，使材料获得在800℃高温燃气环境工作的优异力学性能。

本发明提供如下技术方案：一种高温燃气环境工作的增材制造高温合金的热处理方法，包括如下步骤：

在压强不大于10^-3Pa的真空环境、温度为1100℃～1150℃的条件下，对增材制造高温合金保温1h～4h，回充氩气冷却后得到热处理后的增材制造高温合金。

在压强不大于10^-3Pa的真空环境、温度为1100℃～1150℃的条件下保温1h～4h，具体条件包括：

在压强不大于10^-3Pa的真空环境的条件下，以5℃/min～10℃/min的升温速率从室温升温至500℃～600℃保温1h～2h后，再以10℃/min～20℃/min的升温速率升至1100℃～1150℃。

所述回充氩气冷却时，回充的氩气气体压强不小于2.0×10⁵Pa，冷却至80℃以下出炉。

所述热处理后的增材制造高温合金，800℃时，Rm不低于600N/mm2，Rp0.2不低于550N/mm²，A不低于2.5％。

本发明的有益效果是：

(1)本发明实施例提供的增材制造高温合金的热处理方法，通过在压强不大于10^-3Pa的真空环境、温度为1100℃～1150℃的条件下保温1h～4h，消除了成形过程快速熔化-凝固带来的残余内应力，使成形材料组织和化学成份均匀化，改善了成形后的不均匀组织；

(2)同时通过500℃～600℃保温1h～2h，以及采用合理的升温速率，使成形材料应力得以缓慢释放，有效抑制了有害相的析出，为后续的1100℃～1150℃的条件下保温奠定了良好的组织基础；