[发明专利]一种镍基单晶高温合金的热处理方法

说明书

本发明提供了一种镍基单晶高温合金的热处理方法，涉及高温合金技术领域。本发明方法包括以下步骤：将镍基单晶高温合金铸件先在1280℃～1300℃下进行一级热处理，再在1330℃～1350℃下进行二级热处理，升温至1360℃～1380℃后，进行三级热处理，最后进行冷却处理。本发明通过3级热处理制度将合金的热处理窗口上限温度由1340℃提升到了1380℃，扩大了合金的固溶热处理窗口，使固溶热处理的最高热处理温度提高，极大的提高了DD476合金各元素(尤其是Re、W等元素)的均匀化程度，提高了单晶合金的性能。

技术领域

本发明涉及高温合金技术领域，尤其是涉及一种镍基单晶高温合金的热处理方法。

背景技术

镍基单晶高温合金是航空发动机中的重要材料，随着单晶高温合金代次的不断提高，在单晶高温合金中加入了较多的Re元素，使合金的组织稳定性下降，并且增加了合金的密度。此外，当合金在长时间高温承载时，易于形成有害的针状或片状的TCP相。TCP相的形成导致单晶高温合金的持久寿命降低，塑性和韧性恶化，从而严重的影响了涡轮叶片的性能。针对此问题，美、英、日等国研发了以加入Ru(钌)元素为特征的第四代单晶高温合金，有效的提高了合金的高温抗蠕变性能。同时，在长时间高温承温承载过程中，Ru元素可有效地抑制TCP的析出。

目前，美、英、日、法等国对第四代单晶高温合金的研制投入了大量的科研力量，如RR公司研制的四代单晶合金RR3010，已经应用在最新研制的发动机上。但是，由于加入了高含量的Re、Ru元素，这些第四代单晶合金的密度较高，一般都在9.05g/cm³以上；而且，Re、Ru同属贵重金属元素，它们在合金中的大量加入使得四代单晶叶片的制造成本大大提高。

现有技术中的镍基单晶高温合金，随着难熔元素含量的增加，不仅成本增加，而且也影响了合金中各元素的扩散，合金组织中容易出现共晶相，使得合金的组织均匀化程度降低，综合性能受到影响。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镍基单晶高温合金的热处理方法。本发明通过3级热处理制度将合金的热处理窗口的上限温度由1340℃提升到了1380℃，扩大了合金的固溶热处理窗口，使固溶热处理的最高热处理温度提高，极大的提高了DD476合金各元素(尤其是Re、W等元素)的均匀化程度，提高了单晶合金的综合性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

在一个方面，本发明提供了一种镍基单晶高温合金的热处理方法，包括以下步骤：

将镍基单晶高温合金铸件先在1280℃～1300℃下进行一级热处理，再在1330℃～1350℃下进行二级热处理，升温至1360℃～1380℃后，进行三级热处理，最后进行冷却处理。

在一个实施方案中，所进行的三级处理中，所述一级热处理的保温时间为3～5小时，所述二级热处理保温时间2～3小时，所述三级热处理的保温时间为2～3小时。

在一个实施方案中，先在1290℃～1295℃热处理保温3～5小时，再在1340℃～1350℃热处理保温2～3小时，然后升温到1365℃～1380℃热处理保温2～3小时，随后进行空冷。

在本发明中，第一级热处理温度保温结束后直接升温至第二级热处理温度。第一级温度保温使合金内各元素发生初步的扩散，提升均匀化程度，初步提高合金的初熔温度。