控制单晶高温合金再结晶的方法技术

本发明专利技术提供了一种控制单晶高温合金再结晶的方法，所述控制单晶高温合金再结晶的方法包括以下步骤：步骤1：提供产生残余应力的单晶高温合金；步骤2：将所述单晶高温合金置于交变磁场中，并在预设温度下保持预设时间，以使所述单晶高温合金中的残余应力释放。根据本发明专利技术提供的控制单晶高温合金再结晶的方法利用交变磁场作用于单晶高温合金释放单晶高温合金中的残余应力，从而抑制了单晶高温合金中再结晶的形成。晶的形成。晶的形成。

【技术实现步骤摘要】
控制单晶高温合金再结晶的方法


[0001]本专利技术涉及单晶高温合金
，尤其涉及一种控制单晶高温合金再结晶的方法。

技术介绍

[0002]航空发动机和燃气轮机叶片的使用条件非常苛刻。在高温和高腐蚀的环境下工作时，其受力条件十分复杂，不仅需要承受极高的离心力，同时还要受到高温、高压、高速气流的直接冲击。为此，人们发展了完全消除晶界的单晶高温合金作为叶片的首选材料。由于单晶叶片消除了晶界这一高温下容易失效的薄弱因素，使其力学性能和承温能力较其它几类多晶高温合金叶片大幅度提高。
[0003]单晶叶片具有空心、薄壁、复杂曲面的结构特点，制备过程中需要经过铸造、脱壳、喷砂等几十道复杂工序，因此在制造过程中可能会在合金表面产生残余应力，并在随后的热处理或服役过程中产生再结晶。单晶高温合金的再结晶作为一种缺陷组织，重新引入了晶界，破坏了组织的完整性，成为了叶片的薄弱环节，显著降低了叶片的性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
[0005]目前对于单晶叶片再结晶的控制，主要是建立叶片再结晶标准，严格检测，超过某一程度再结晶的叶片即进行报废，或者通过控制叶片的变形(如优化设计铸型、型壳、型芯等)来预防叶片产生再结晶。但在叶片生产过程中不可避免要经过某些工序(如机械加工、喷砂等)，这些工序所产生的变形就无法避免，导致在后续热处理或服役过程中形成再结晶。再结晶的产生会显著降低叶片的合格率，增加成本，严重影响生产效率。
[0006]针对上述情况，人们试图通过一定的工艺方法来控制再结晶，如化学涂层、渗碳处理、回复热处理、电化学腐蚀等方法。
[0007]其中化学涂层法主要有两种方式，一种是利用表面涂层的方法形成二次反应区(SRZ)中产生的大尺寸粒子抑制冷加工所致的再结晶(US5598968)，该方法在合金表面形成了二次反应区，改变了合金表面成分，存在安全隐患；另外一种是采用涂层里面加入晶界强化元素的方法来强化再结晶晶界，避免裂纹产生(EP1036850A1)，该方法主要考虑的是再结晶产生以后，如何消除再结晶的不利影响，即强化再结晶晶界，而不是抑制再结晶的产生。渗碳处理则是利用渗碳的方法将碳扩散到合金基体中形成碳化物，通过碳化物对再结晶晶界迁移的钉扎作用来抑制再结晶的长大，该方法设备较复杂，操作繁琐，成本高，同时改变了合金表面成分，可能引入新的问题。回复热处理方法是采用较低温度反复回复热处理来控制再结晶(US5551999)，该方法不能抑制再结晶表面形核，而且回复热处理的时间越长，合金基体越容易氧化，这对合金的使用不利。还有部分学者通过化学腐蚀的方法在热处理前除去发生变形的塑性形变层来防止再结晶的产生(US5413648)，但是该方法破坏了叶片形状精度，显然不利于叶片的使用。
[0008]最接近本专利技术的技术方案为：在稳恒磁场和惰性气体的条件下，对已发生变形的单晶高温合金进行时效处理，时效处理的温度为1260℃～1300℃，通过磁场与单晶高温合金之间的某种效应来减少再结晶(CN109385590A)。但该方案中稳恒磁场采用5T强磁场且需要在高温下进行，因此需要在本就空间有限的5T稳恒磁场发生装置内配备热处理炉，进一步限制了样品的尺寸，特别是具有复杂形状的叶片，并且稳恒强磁场稳恒区间较小，如5T磁场稳恒区间仅为4cm,将叶片放入热处理后，极有可能引起叶片部分位置没有得到有效处理而无法达到抑制再结晶的效果，使航空发动机在服役过程中存在巨大安全隐患。
[0009]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种控制单晶高温合金再结晶的方法。
[0010]根据本专利技术实施例的一种控制单晶高温合金再结晶的方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1：提供产生残余应力的单晶高温合金；
[0012]步骤2：将所述单晶高温合金置于交变磁场中，并在预设温度下保持预设时间，以使所述单晶高温合金中的残余应力释放。
[0013]根据本专利技术提供的控制单晶高温合金再结晶的方法利用交变磁场作用于单晶高温合金，可以产生磁致塑性效应以释放单晶高温合金中的残余应力，从而抑制了单晶高温合金中再结晶的形成。单晶高温合金中的残余应力可以为再结晶过程提供驱动力，消除了单晶高温合金中的残余应力，从而可以达到控制单晶高温合金再结晶的目的。此外，交变磁场作用于单晶高温合金是一种无物理接触的处理方式，因此能够使单晶高温合金保持结构完整性和尺寸精度，尤其适用于对精度要求高的单晶叶片。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述交变磁场的强度为0.005T
‑
2T。
[0015]在本专利技术的一些优选实施例中，所述交变磁场的强度为0.1T。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述预设温度为10℃
‑
50℃。
[0017]在本专利技术的一些优选实施例中，所述预设温度为室温。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述预设时间为2小时
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30小时。
[0019]在本专利技术的一些优选实施例中，所述预设时间为5小时
‑
10小时。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，控制单晶高温合金再结晶的方法还包括步骤3：将释放了残余应力的所述单晶高温合金进行热处理。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述单晶高温合金包括CMSX
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4单晶高温合金、DD5单晶高温合金或DD6单晶高温合金。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，产生残余应力的单晶高温合金为产生塑性形变的单晶高温合金。
[0023]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0024]图1是根据本专利技术实施例一中单晶高温合金样品的EBSD谱图(RX指示再结晶层)。
[0025]图2是根据本专利技术实施例二中单晶高温合金样品的EBSD谱图(RX指示再结晶层)。
[0026]图3是根据本专利技术对比例一中单晶高温合金样品的EBSD谱图(RX指示再结晶层)。
[0027]图4是根据本专利技术对比例二中单晶高温合金样品的EBSD谱图(RX指示再结晶层)。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]本专利技术实施例提供了一种控制单晶高温合金再结晶的方法，所述控制单晶高温合金再结晶的方法包括以下步骤：
[0030]步骤1：提供产生残余应力的单晶高温合金；
[0031]步骤2：将所述单晶高温合金置于交变磁场中，并在预设温度下保持预设时间，以使所述单晶高温合金中的残余应力释放。
[0032]根据本专利技术实施例提供的控制单晶高温合金再结晶的方法利用交变磁场作用于单晶高温合金，可以产生磁致塑性效应以释放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制单晶高温合金再结晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：提供产生残余应力的单晶高温合金；步骤2：将所述单晶高温合金置于交变磁场中，并在预设温度下保持预设时间，以使所述单晶高温合金中的残余应力释放。2.根据权利要求1所述的控制单晶高温合金再结晶的方法，其特征在于，所述交变磁场的强度为0.005T
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2T。3.根据权利要求2所述的控制单晶高温合金再结晶的方法，其特征在于，所述交变磁场的强度为0.1T。4.根据权利要求1所述的控制单晶高温合金再结晶的方法，其特征在于，所述预设温度为10℃
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50℃。5.根据权利要求2所述的控制单晶高温合金再结晶的方法，其特征在于，所述预设温度为室温。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：束国刚，任忠鸣，玄伟东，段方苗，王保军，李霞，白小龙，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：