[发明专利]GH4151合金细晶棒材及其制备方法与应用

说明书

本发明属于金属材料制造领域，具体涉及一种GH4151合金细晶棒材及其制备方法与应用。该方法包括以下步骤：(1)将GH4151合金铸锭进行多阶段均匀化扩散退火处理，得到扩散退火铸锭；(2)将所述扩散退火铸锭进行联合开坯处理，得到开坯棒材；(3)将所述开坯棒材进行热处理，得到GH4151合金细晶棒材。与现有技术相比，本发明研制的GH4151合金细晶棒材组织均匀，棒材力学性能显著提升。

技术领域

本发明属于金属材料制造领域，具体涉及一种GH4151合金细晶棒材及其制备方法与应用。

背景技术

GH4151合金中时效强化元素Al、Ti和Nb质量分数的总含量高达10wt％，固溶强化元素Cr、Co、Mo、W的总含量高达36wt％，γ'相含量高达54wt％，可用来制备800℃条件下使用的盘件、环件、叶片、紧固件等关键耐热零部件。高γ'相含量的GH4151合金热加工温度窗口窄、变形抗力大、开裂倾向大、易形成混晶组织。

现有的制备方法包括：(1)反复镦拔；(2)反复镦拔+径锻；(3)单向拔长。现有制备方法存在以下缺点：(a)火次多、总耗时长；(b)单火次耗时长，保温棉易脱落，表面温降严重，导致棒材边缘产生粗晶，影响棒材组织均匀性，降低棒材力学性能。

现有的制备方法已经不能满足GH4151合金均匀细晶棒材的研制需要。

因此，亟需一种简便高效的GH4151合金均匀细晶棒材的制备方法。

发明内容

本发明为克服现有技术中GH4151合金棒材晶粒度和力学性能不能满足要求的问题，提供一种GH4151合金细晶棒材及其制备方法与应用。与现有技术相比，本发明研制的GH4151合金细晶棒材细晶组织均匀，棒材力学性能显著提高。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种GH4151合金细晶棒材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将GH4151合金铸锭进行多阶段均匀化扩散退火处理，得到扩散退火铸锭；

(2)将所述扩散退火铸锭进行联合开坯处理，得到开坯棒材；

(3)将所述开坯棒材进行开坯后热处理，得到GH4151合金细晶棒材。

本发明第二方面提供一种上述方法制得的GH4151合金细晶棒材。

本发明第三方面提供一种上述的GH4151合金细晶棒材在航空发动机和燃气轮机的盘件、环件、叶片及紧固件中的应用。

通过上述技术方案，本发明提供的一种GH4151合金细晶棒材及其制备方法与应用获得以下有益的效果：

本发明中通过采用单相区镦粗+双相区拔长+热轧+温轧+冷轧联合开坯处理的方式，能够显著破碎GH4151合金铸锭树枝晶，高效地细化晶粒组织。与现有技术相比，本发明研制的GH4151合金细晶棒材细晶组织均匀，棒材力学性能显著提高。

优选地，通过进一步的多级退火方式；优选地进行开坯后热处理，制得GH4151合金细晶棒材的组织均匀性和力学性能获得进一步的提升。

本申请不仅能够细化难变形合金GH4151棒材晶粒组织，而且可以提高棒材热变形能力，GH4151合金细晶棒材的晶粒度细于8级，心部与边缘晶粒度级差小于2，室温抗拉强度≥1650MPa，800℃抗拉强度≥1150MPa，800℃/500MPa持久寿命≥65h。

附图说明

图1为本发明中实施例1的金相图。

图2为本发明中实施例3的金相图。

图3为本发明中对比例1的金相图。

具体实施方式