[发明专利]一种细晶NiCr20TiAl合金锻材的制造方法

说明书

本发明公开了一种细晶NiCr20TiAl合金锻材的制造方法，冶炼过程中，C元素控制在0.06～0.10％，Cr元素控制在20.0～22.0％，同时添加0.15～0.50％的Mo元素；对真空感应熔炼加电渣重熔铸锭采用高温均匀化热处理工艺，让C、Cr、Mo元素扩散均匀；锻造时控制最后火次的加热温度和变形时间。通过这些措施，本发明生产的NiCr20TiAl合金锻材，可消除后续高温固溶处理时的晶粒粗化倾向，锻材经过1050～1080℃保温8h固溶热处理，平均晶粒度可以获得5级细晶或更好水平，同时时效处理后具有良好的强韧性。

技术领域

本发明属于金属材料制造领域，特别涉及一种细晶NiCr20TiAl合金锻材的制造方法。

背景技术

NiCr20TiAl合金，又称GH4080A或GH80A，为一种面心立方γ′为主要沉淀强化相的镍-铬基高温合金。该合金在650℃～850℃范围有良好的抗蠕变性能和抗氧化性能，合金的冷、热加工性能良好，广泛用于制造航空发动机的转子叶片、导向叶片支座、扇形件安装环、螺栓、叶片锁板等零件，汽车发动机的紧固件和叶片，汽轮机用高温叶片，舰船柴油发动机用排气阀等。

随着航空、汽轮机行业的发展，为提高零部件的使用寿命，要求材料除了有较高强度外，要求有良好的塑性、高温持久和抗疲劳性能。为获得这种综合性能，要求合金在1050～1080℃保温8h的固溶处理后，仍然保持细晶组织，平均晶粒度为5级或更细。但该合金的特点是在该温度区间的高温固溶处理时晶粒容易发生粗化，粗化晶粒级别可达到2级、0级甚至更粗，显著恶化合金的性能。对于要求1050～1080℃保温8h固溶处理后细晶组织的NiCr20TiAl合金锻材来说，需要在成分、工艺等方面进行改进。

专利申请201811033962.1公开了一种GH80A高温合金零件表层晶粒细化的方法，通过采用退火+喷丸+退火工艺对合金进行表面晶粒细化，可以提高零件的综合性能和使用寿命，但不适用于较大尺寸和对除表层外有细晶要求的GH80A零部件。专利申请20191228401.5公开了镍基GH4080A合金盘条的生产方法，通过采用真空感应冶炼、电渣重熔、锻造开坯、轧制线材的工艺，但不适用于1050～1080℃保温8h后要求细晶组织、较大尺寸的GH4080A合金锻材产品。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种细晶NiCr20TiAl合金锻材的制造方法，本发明的技术方案为：一种细晶NiCr20TiAl合金锻材的制造方法，包括以下步骤：

步骤一：真空感应熔炼浇铸NiCr20TiAl合金电极，在真空感应炉中，按照质量分数为20.0～22.0％Cr、1.8～2.7％Ti、1.0～1.8％Al、0.06～0.10％C、0.15～0.50％Mo，剩余为Ni的投料比例采用真空感应熔炼方法浇铸圆柱形电极；

步骤二：将步骤一得到的电极制成电渣铸锭，具体为将步骤一得到的电极在氩气保护条件下用电渣重熔成圆柱形电渣铸锭；

步骤三：高温均匀化热处理，将步骤二得到的电渣铸锭经均匀化热处理，温度为1180～1220℃，保温24～72h；

步骤四：热加工处理，将步骤三得到的铸锭进行开坯成材。

进一步地，所述细晶NiCr20TiAl合金锻材的制造方法步骤四中开坯成材的具体工艺为：采用快锻机对步骤三得到的铸锭进行开坯成材，锻造比≥4，最后道次回炉加热温度1080～1140℃，保温1～4h，然后坯料拔长至目标规格，锻造热加工时间为1-6min。

所述细晶NiCr20TiAl合金锻材的制造方法步骤二中的氩气保护条件下电渣重熔时熔化速率为3～5kg/min，氩气流量为10～100L/min。

所述细晶NiCr20TiAl合金锻材的制造方法步骤三中电渣铸锭经均匀化热处理，优选温度为1190℃～1210℃，保温48h。