一种高效强化镍基高温合金的时效热处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高效强化镍基高温合金的时效热处理工艺，包括以下步骤：S1：将炉温升至1100～1160℃，放入Inconel 625合金，保温(d

【技术实现步骤摘要】
一种高效强化镍基高温合金的时效热处理工艺


[0001]本专利技术涉及一种高效强化镍基高温合金的时效热处理工艺，属于高温合金


技术介绍

[0002]近年来，随着航空发动机推进比不断提升，关键零部件的服役环境也变得 非常苛刻。因此对高温合金的高温强度、持久性能、显微组织稳定性，提出了 更高的要求。为了提升我国高温合金材料技术，需要加强高温合金制造创新体 系建设，强化高温合金关键共性技术研发，以推进我国航空航天事业健康持续 发展。
[0003]高温合金是指以铁、镍、钴为基体，能在600℃及以上的高温及一定应力作 用下长期工作的一类合金金属，具有良好的抗氧化、抗腐蚀、和抗疲劳性能， 因而成为装备制造、能源化工、国防等领域不可缺少的一类材料。高温合金种 类繁多，在众多高温合金中，镍基高温合金使用量最大，使用范围也最广。特 别是航空发动机的关键零部件：涡轮叶片、燃烧室、甚至涡轮增压器，多采用 镍基高温合金制备。
[0004]在镍基高温合金中，根据强化方式不同，可将其分为固溶强化型以及沉淀 强化型合金，以Inconel 625合金为代表的固溶强化型镍基高温合金具有单相面心 立方结构，因而耐蚀性好；同时，由于其3d电子层几乎被填满，可以溶入半径 较大的原子，如Fe，Al，Ti，Cr，Mo，Nb等，伴随着大量的原子溶入会使得合 金基体发生晶格膨胀，产生长程内应力场，从而对合金变形过程中的位错运动 产生阻碍，起到固溶强化的作用，进一步提高了合金的强度。
[0005]在金属材料中，常见的强化方式包括：形变强化、固溶强化、沉淀强化、 细晶强化。对于单相的Inconel 625合金，如果能在γ
‑
Ni基体中引入第二相，必然 会在固溶强化的基础上，加入沉淀强化的作用，二者共同作用下进一步提高合 金的强度。因此国内外学者对于镍基高温合金中的第二相种类、得到第二相的 热处理工艺、以及第二相对合金力学性能的影响，展开了深入的研究。
[0006]期刊论文《镍基合金625中γ〃相沉淀的形核、生长和粗化动力学模拟》
[0007](Modelling the nucleation,growth and coarsening kinetics ofγ
″
precipitates in theNi
‑
base Alloy 625(Acta Materialia，2016，119：157
‑
166))在Inconel 625合金 中通过650℃
‑
1000h时效得到了弥散分布的γ
″
相；而期刊论文《Inconel 625合金 的高温低周疲劳性能》(High temperature low cycle fatigue properties of alloy 625 (Materials Science&Engineering A，2016，650：161
‑
170))证明了弥散分布 的γ
″
相可以显著提高Inconel 625合金的抗疲劳性能；同样，期刊论文《元素组成 对Ni
‑
Cr合金退火长程有序演化的影响》(Effect of stoichiometry on the evolutionof thermally annealed long
‑
range ordering in Ni
‑
Cr alloys(Materialia，2019， 100453))在Ni
‑
Cr合金中通过在475℃时效5000h得到了有序的强化相Ni2Cr，并 采用纳米压痕技术测试证明了弥散分布的Ni2Cr相可以有效的提高合金表面硬 度。
[0008]虽然众多研究已经证实了在单相镍基高温合金中引入第二相，例如γ
″
相、 Ni2Cr相、以及δ相可以显著提高合金的力学性能，但是，现有手段通常是采用高 温长时时效的方法去实现这一目的，时效时间长达几百，甚至上千小时，周期 长，成本高，限制了在实际生产中的应用。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种高效强化镍基高温合金的时效热处理工艺，该强 化工艺不仅解决了现有技术中单相镍基高温合金力学性能不足，亟需改善的问 题，还解决了现有技术中引入第二相结构耗时长、成本高的问题。
[0010]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高效强化镍基高温合金 的时效热处理工艺，包括以下步骤：
[0011]S1：将炉温升至1100～1160℃，放入Inconel 625合金，保温(d
×
0.6+30)～ (d
×
0.6+70)min，其中，d为Inconel 625合金的横截面直积，单位为mm；
[0012]S2：取出Inconel 625合金，放入水中淬火，淬火水温为10～25℃；
[0013]S3：将一次淬火后的Inconel 625合金再次放入750℃～800℃的炉中，施加 拉应力，保温20～40h，其中，应力水平为100～250MPa；
[0014]S4：取出Inconel 625合金，二次淬火，淬火水温为10℃～25℃。
[0015]1、上述方案中，在步骤S1中，采用箱式电阻炉加热Inconel 625合金。
[0016]2、上述方案中，在步骤S1中，将炉温升至1100～1160℃的方法为：以10℃/ 分钟的速度升温至650℃，再以5℃/分钟速度升温至950℃，最后以3
°
每分钟速 度升温至1100～1160℃。
[0017]3、上述方案中，在步骤S1中，在所述箱式电阻炉中垫有供Inconel 625合 金放置的耐火砖，所述耐火砖上的Inconel 625合金位于炉膛中部。
[0018]4、上述方案中，在步骤S3中，所述Inconel 625合金于750℃下，施加170 MPa的应力，保温20h。
[0019]5、上述方案中，在步骤S3中，所述Inconel 625合金于800℃下，施加250MPa 的应力，保温40h。
[0020]由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
[0021]1、本专利技术高效强化镍基高温合金的时效热处理工艺，通过在Inconel 625合 金中引入针状的δ相，有效提高Inconel 625合金的抗拉强度。
[0022]2、本专利技术高效强化镍基高温合金的时效热处理工艺，通过对固溶强化后的 Inconel 625合金施加拉应力，进行蠕变时效热处理，加快δ相的生成效率，无 需进行几百、成千小时的加热，有效提高了其实用性。
[0023]3、本专利技术高效强化镍基高温合金的时效热处理工艺，热处理过程中，拉应 力的施加还使得δ相的成型速度更快、数量更多、分布更加均匀，且尺寸更为 细小，大幅度提升了拉伸强度。
附图说明
[0024]附图1为本专利技术实施例1和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效强化镍基高温合金的时效热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1：将炉温升至1100～1160℃，放入Inconel 625合金，保温(d
×
0.6+30)～(d
×
0.6+70)min，其中，d为Inconel 625合金的横截面直积，单位为mm；S2：取出Inconel 625合金，放入水中淬火，淬火水温为10～25℃；S3：将一次淬火后的Inconel 625合金再次放入750℃～800℃的炉中，施加拉应力，保温20～40h，其中，应力水平为100～250MPa；S4：取出Inconel 625合金，二次淬火，淬火水温为10℃～25℃。2.根据权利要求1所述的高效强化镍基高温合金的时效热处理工艺，其特征在于，在步骤S1中，采用箱式电阻炉加热Inconel 625合金。3.根据权利要求2所述的高效强化镍基高温合...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊江昆，景战杰，刘栩东，李金山，唐斌，王军，寇宏超，袁睿豪，陈彪，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：