一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，该方案以GH4169高温合金为基体，通过晶界工程调控GH4169高温合金的晶界分布，提高低ΣCSL晶界比例，降低高能随机晶界比例，打断高能晶界网络连通性，从而达到改善GH4169高温合金的耐蚀性能的目的。该制备方法包括固溶处理、变形处理、退火处理三个步骤；该制备方法获得的GH4169高温合金中，低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上，其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％。采用本发明专利技术制备的新型耐腐蚀GH4169高温合金可广泛适用于动密封材料领域。

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法
本专利技术涉及一种制备方法，具体涉及一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，属于动密封材料

技术介绍
动密封是航空发动机及其它透平机械的重要部件，广泛用于各种航空发动机、航改燃气轮机、汽轮机、重型燃气轮机、核电机组等领域。动密封材料通常工作在高旋转速度、高环境温度或高摩擦生热的特殊条件下，这就要求其高的耐腐蚀性能。镍基高温合金GH4169是一种动密封材料，因为其具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化以及良好的加工性能和焊接性能，被广泛应用于动密封领域，但其性能有待进一步提升。为了满足不同动密封环境下使用的性能要求，可以采用热处理的方法(固溶和时效)调控该合金强化相的形态、数量、尺寸以及分布，以改善其性能。研究表明，GH4169高温合金的力学性能和γ″、γ′、δ等析出相的形态及数量密切相关。Zhang等[1]研究表明随着δ体积分数的增加，屈服强度和拉伸强度减小而延伸率增大，同时高δ含量提高了高温合金的疲劳寿命。Wang等[2]研究了δ相对GH4169高温合金变形行为的影响，发现在一定的变形温度和应变下，δ相的存在导致应变率灵敏度指数的增加。然而利用晶界工程改善GH4169高温合金的抗抗腐蚀性能的研究却鲜有报道。晶界是多晶体材料中的一种面缺陷，与晶内相比，晶界处原子排列不规则，界面能高，其抗氧化和耐腐蚀性能相对较低。根据晶体学取向关系将晶界分为小角晶界(取向差小于15°和10°也称Σ1晶界)，低ΣCSL(Σ≤29)晶界和大角度随机晶界。研究发现低ΣCSL晶界比一般大角度随机晶界具有更高的抗断裂、抗疲劳和耐腐蚀性能，其中，低ΣCSL中的共格Σ3晶界因为该晶界处原子排列规则，界面能低，稳定性高，所以其耐腐蚀性能远高于大角度随机晶界。因此，利用晶界工程的方法，通过变形及热处理，提高低ΣCSL晶界的比例，是一种非常有效的改善动密封用GH4169高温合金的耐腐蚀性能的方法。【1】Xian-ChengZhang，etal.FatiguebehaviorandbilinearCoffin-MansonplotsofNi-basedGH4169alloywithdifferentvolumefractionsofδphase,MaterialsScienceandEngineering:A,682(2017):12-22【2】K.Wang,etal.EffectoftheδphaseonthedeformationbehaviorinisothermalcompressionofsuperalloyGH4169,MaterialsScienceandEngineering:A,528(2011):4723-4731。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术中存在的问题，提供一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，该方案以GH4169高温合金为基体，通过晶界工程调控GH4169高温合金的晶界分布，提高低ΣCSL晶界比例，降低高能随机晶界比例，打断高能晶界网络连通性，从而达到改善动密封用GH4169高温合金的耐蚀性能的目的。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下，一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，所述耐腐蚀动密封用高温合金以GH4169高温合金为基体，通过晶界工程调控GH4169高温合金的晶界分布而获得，该耐腐蚀动密封用高温合金中，低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上,其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％，其具体制备步骤如下：步骤一：固溶处理，将锻态GH4169高温合金，放置于箱式电阻炉中，在1050-1100℃的固溶温度下，保温10～30mm，然后水淬，一方面消除加工过程中高温合金内部存在的各种变形织构和缺陷，同时溶解内部碳化物等析出相，以获得均一的奥氏体组织。步骤二：变形处理，将经过步骤一固溶处理的GH4169高温合金采用双辊轧机轧制处理，轧辊直径200mm,轧辊转速为2-10mm/s,调整轧辊距离，控制轧制变形量为5％-50％。步骤三：退火处理：将经过步骤二变形处理的GH4169高温合金轧制样品分别置于700～1000℃的箱式电阻炉中，并保温30～720min,水冷，以获得具有不同低ΣCSL晶界比例的GH4169轧制板材。所述制备步骤三退火处理中，将轧制变形量小于25％的GH4169高温合金轧制样品放置于900～1000℃的箱式电阻炉中，并保温30～60min,水冷；而将轧制变形量等于或大于25％的GH4169高温合金轧制样品置于700～900℃的箱式电阻炉中，并保温60～720min，以获得具有不同低ΣCSL晶界比例的GH4169轧制板材。相对于现有技术，本专利技术的优点如下：本专利技术以GH4169高温合金为基体，通过晶界工程调控GH4169高温合金的晶界分布，提高低ΣCSL晶界比例，降低高能随机晶界比例，其中，低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上,且Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％，可打断高能晶界网络连通性，有效改善了动密封用GH4169高温合金的耐蚀性能。本专利技术为改善其它高温合金的耐腐蚀性能提供了新思路。具体实施方式：为了加深对本专利技术的理解，下面结合实施例对本专利技术做详细的介绍。实施例1：该方案以GH4169高温合金为基体，分别通过相应的固溶处理、变形处理、退火处理三个制备步骤，制备出的GH4169高温合金中低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上,其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％。具体制备步骤如下：步骤一：固溶处理：将锻态GH4169高温合金，放置于箱式电阻炉中，在1050℃的固溶温度下，保温30mm，然后水淬，一方面消除加工过程中高温合金内部存在的各种变形织构和缺陷，同时溶解内部碳化物等析出相，以获得均一的奥氏体组织。步骤二：变形处理：将经过固溶处理的GH4169高温合金分为两组，一组采用双辊轧机，轧辊直径200mm,轧辊转速为5mm/s,调整轧辊距离，获得具有5％小变形量的轧制样品。步骤三：退火处理：将具有5％样品分别进行700℃～1000℃的箱式电阻炉中，并保温30～60min,水冷，获得具有不同晶界类型的中熵合金板材。实施例2：该方案以GH4169高温合金为基体，分别通过相应的固溶处理、变形处理、退火处理三个制备步骤，制备出的GH4169高温合金中低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上,其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％。具体制备步骤如下：步骤一：固溶处理：将锻态GH4169高温合金，放置于箱式电阻炉中，在1050℃的固溶温度下，保温30mm，然后水淬，一方面消除加工过程中高温合金内部存在的各种变形织构和缺陷，同时溶解内部碳化物等析出相，以获得均一的奥氏体组织。步骤二：变形处理：将经过固溶处理的GH4169高温合金分为两组，一组采用双辊轧机，轧辊直径200mm,轧辊转速为5mm/s,调整轧辊距离，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，其特征在于，所述的耐腐蚀动密封用高温合金以GH4169高温合金为基体，通过晶界工程调控GH4169高温合金的晶界分布而获得，该耐腐蚀动密封用高温合金中，低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上,其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，其特征在于，所述的耐腐蚀动密封用高温合金以GH4169高温合金为基体，通过晶界工程调控GH4169高温合金的晶界分布而获得，该耐腐蚀动密封用高温合金中，低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上,其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％。


2.根据权利要求1所述的耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，其特征在于，其具体制备步骤如下：
步骤一：固溶处理，
步骤二：变形处理，
步骤三：退火处理。


3.根据权利要求2所述的耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，其特征在于，所述步骤一：固溶处理，将锻态GH4169高温合金，放置于箱式电阻炉中，在1050-1100℃的固溶温度下，保温10～30mm，然后水淬。


4.根据权利要求3所述的耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，其特征在于，所述步骤二：变形处理，将经过步骤一固溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：周亮，
申请(专利权)人：江苏鑫信润科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32