[发明专利]利用稳态磁场热处理提高DZ483高温合金力学性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用稳态磁场热处理方法，提高镍基高温合金力学性能的方法， 属于金属合金材料热处理加工技术领域。

背景技术

高温合金是指能够在600℃以上高温，承受较大复杂应力，并具有表面稳定性的高 合金化铁基、镍基或钴基奥氏体金属材料。高温合金具有一系列优良的综合力学性能，如： 较高的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能以及良好的疲劳性能、断裂韧性、塑性。在 航空发动机中，高温合金主要用于四大热端部件：导向器、涡轮叶片、涡轮盘和燃烧室。此 外，高温合金还是火箭发动机及燃气轮机等高温热端部件不可替代的材料。随着发动机推 重比的增大，涡轮入口温度不断提高，对高温合金力学性能的要求越来越高。

为了提高高温合金的力学性能，通常在高温合金中加入Cr、W、Mo、Ta、Al、Ti和B等 合金化元素而达到固溶强化、沉淀强化和晶界强化的目的。但是，当高温合金成分一定时， 只有通过改善高温合金的加工工艺才能提高合金的力学性能。热处理工艺方法是材料科学 中改善材料综合性能的重要手段之一。通过合适的固溶处理和时效处理，强化相γ′可以从 γ基体中均匀析出，从而大大改善高温合金力学性能。

目前，传统热处理工艺方法在提高高温合金的力学性能方面已非常成熟，借助热 处理技术进一步提高合金力学性能已经存在很大困难。这就要求人们寻求新的热处理方法 以便更大程度提高高温合金性能。美国RDCA公司的Bassett在1959年最先提出将外磁场作 用于金属的热处理工艺中以改变材料的组织及性能，这种方法即所谓磁场热处理。

磁场作为一种物理场，其作用实质与温度场、应力场等传统能量场类似，是一种能 量传递过程，通过磁场热处理工艺，不需要改变合金的成分或原有的热处理工艺参数，也可 以达到提高合金力学性能的目的，降低成本，操作简单，处理方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用磁场热处理提高DZ483镍基高温合金力学性能的方 法，该方法能改善合金组织，同时降低能耗，节约成本。本发明以DZ483高温合金为实验材 料，其化学成分（wt.%）为：Ni-12.29Cr-9.0Co-3.76W-1.99Mo-3.44Al-4.01Ti-4.91Ta- 0.08C-0.015B。

本发明的技术方案如下：采用定向凝固技术制备DZ483合金试样，经均匀化处理和 固溶处理后空冷至室温，再将其进行磁场时效处理后炉冷至室温。

本发明一种利用稳态磁场热处理提高DZ483合金力学性能的方法，其特征在于具 有以下过程和步骤：（a）均匀化处理：合金试样以10^oC/min加热至1204^oC保温1小时；（b）固溶 处理：试样加热至1265^oC保温1小时，空冷至室温；（c）磁场时效处理：将试样在磁场下加热 至1080^oC，保温4小时，随炉冷却至室温。将试样放置在均匀磁场区间，磁场强度在0T~12T之 间，性能测试表明12T磁场热处理能获得较好的力学性能。

本发明具有如下特点和优点：

（1）本发明是在传统热处理方法基础上进行改良，通过磁场热处理改善DZ483合金的组 织和性能，方法简单，易于操作。

（2）与传统热处理法相比，本发明可以改善DZ483合金枝晶偏析严重问题，获得均 匀分布的组织。

（3）本发明不需要改变合金的成分和热处理工艺参数，达到提高合金机械性能的 目的，从而大大降低因选择热处理工艺参数进行重复性实验的成本，节省时间，提高生产效 率。

附图说明

图1为本发明的通用实验装置图。

图2为有、无磁场热处理后DZ483合金组织形貌。（a）0T，（b）12T。

图3为采用本发明实施例1中显微硬度与磁场强度关系的分布图。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例叙述于后。

实施例1：