一种提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法技术

本发明专利技术属于高温合金技术领域，具体涉及一种提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法。该方法包括以下步骤：以含钨多晶合金成分范围为基础，计算典型化学成分的合金中γ

【技术实现步骤摘要】
一种提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法


[0001]本专利技术属于高温合金
，具体涉及一种提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法。

技术介绍

[0002]含钨多晶高温合金成本低、铸造性好，是航空发动机热端部件的关键材料，其性能稳定性同合金成分、组织及工艺紧密相关。K465合金和K403合金等是我国典型含钨铸造多晶高温合金，其中：K465是镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金，加入的钨元素较多，使用温度在1050℃以下；合金具有较高的高温强度和较好的耐热腐蚀性能，适用范围宽，综合性能优越；合金的铸造性能良好，可铸出形状复杂的精铸件；适合于制作1050℃以下工作的燃气涡轮导向叶片，1000℃以下的燃气涡轮工作叶片和整体涡轮导向器等。K403合金是一种铸造镍基高温合金，γ
′
相是镍基合金的主要强化相，影响合金的高温性能；K403合金中有较高含量的γ
′
相形成元素Al、Ti等，因而合金组织中γ
′
相的体积分数较高；该合金具有较高的高温强度和良好的铸造性能，被广泛用于铸造涡喷、涡浆、涡轴和涡扇等系列发动机的导向叶片和工作叶片。
[0003]目前，含钨铸造多晶高温合金在经过标准热处理后(1210℃，4h)，合金组织中枝晶间仍存在粗大γ
′
相，合金组织均匀性较差，在合金服役过程中，裂纹易在枝晶间粗大γ
′
相附近萌生并扩展，导致合金力学性能的稳定性下降。

技术实现思路

[0004]针对含钨多晶高温合金在经过标准热处理后枝晶间仍存在粗大γ
′
相，合金组织均匀性较差问题，本专利技术提出一种提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法，以改善合金经过标准热处理后的组织均匀性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术技术方案如下：
[0006]一种提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法，以含钨多晶高温合金的典型化学成分范围为基础，计算典型化学成分的合金中γ
′
相含量随温度的变化规律，得到Cr、Co和Mo元素含量变化同γ
′
相固溶温度之间的变化关系，确定合金在标准热处理过程中枝晶间粗大γ
′
相能够完全固溶到基体中，得到调整后合金元素成分取值范围，最终得到优化后的合金化学成分。
[0007]所述的提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法，包括以下步骤：
[0008]S1：以含钨多晶高温合金成分范围为基础，通过热力学软件计算典型化学成分的合金在不同温度下γ
′
相含量；
[0009]S2：经过热力学软件进行计算后，分别得到Co、Cr和Mo合金元素含量与合金中γ
′
相固溶温度之间的关系；
[0010]S3：调整优化合金中Co、Cr和Mo含量范围，确定含钨多晶高温合金在标准热处理过程中枝晶间粗大γ
′
相能够完全固溶到基体中，合金组织均匀性得到改善；
[0011]S4：得到调整后的合金元素成分范围，确定优化后的含钨多晶合金化学成分范围。
[0012]所述的提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法，步骤S1中，热力学软件为Thermal
‑
Calc商业软件，用于初始计算的合金中化学成分在标准含量范围内。
[0013]所述的提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法，步骤S2中，采用热力学软件Thermal
‑
Calc进行计算时，将合金的化学成分和温度参数作为输入条件，利用Gibbs能最小原理，确定各成分合金在不同温度下γ
′
相含量。
[0014]所述的提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法，步骤S3中，含钨多晶高温合金经过标准热处理工艺后，采用电镜观察合金中γ
′
相尺寸作为均匀性指标。
[0015]所述的提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法，含钨多晶高温合金中的Cr、Co和Mo元素为合金固溶强化元素。
[0016]所述的提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法，含钨多晶高温合金为K465合金或K403合金。
[0017]本专利技术的设计思想是：
[0018]本专利技术采用热力学软件计算典型化学成分的合金在不同温度下γ
′
相含量，判断典型固溶强化元素Cr、Co和Mo对γ
′
相固溶温度影响规律，优化Cr、Co和Mo元素含量，降低γ
′
相固溶温度，使得含钨铸造多晶高温合金在经过标准热处理后组织均匀性提高，改善合金力学性能稳定性。本专利技术通过热力学软件计算固溶强化元素Cr、Co和Mo对γ
′
相固溶温度影响规律，可以有效提高合金成分优化过程中的效率，指导合金成分的优化设计，达到改善合金热处理后组织均匀性的目的。
[0019]本专利技术的优点及有益效果是：
[0020]1、本专利技术利用热力学软件计算不同温度下γ
′
相含量，可以系统的考察各元素对合金组织中γ
′
相固溶温度的影响规律，提高含钨多晶高温合金标准热处理后的组织均匀性，为合金设计和生产提供理论支撑。
[0021]2、本专利技术可以提高合金组织均匀性，由此提高合金力学性能，减少了繁琐耗时的实验流程，节约了成本，且更容易推广到其它合金体系。
附图说明
[0022]图1为一种提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法流程图。
[0023]图2为不同Cr含量K465合金在不同温度下γ
′
相含量关系曲线。图中，横坐标Temperature为温度(℃)，纵坐标Mole fraction为摩尔分数。
[0024]图3为不同Co含量K465合金在不同温度下γ
′
相含量关系曲线。图中，横坐标Temperature为温度(℃)，纵坐标Mole fraction为摩尔分数。
[0025]图4为不同Mo含量K465合金在不同温度下γ
′
相含量关系曲线。图中，横坐标Temperature为温度(℃)，纵坐标Mole fraction为摩尔分数。
[0026]图5为K465合金优化前后的组织。其中，(a)成分优化前的铸态组织，(b)成分优化
前的标准热处理后(1210℃，4h)组织；(c)采用本方法优化后的铸态组织，(d)采用本方法优化后的标准热处理后(1210℃，4h)组织。
[0027]图6为不同Cr含量K465合金在不同温度下γ
′
相含量关系曲线。图中，横坐标Temperature为温度(℃)，纵坐标Mole fraction为摩尔分数。
[0028]图7为不同Co含量K465合金在不同温度下γ
′
相含量关系曲线。图中，横坐标Temperature为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法，其特征在于，以含钨多晶高温合金的典型化学成分范围为基础，计算典型化学成分的合金中γ
′
相含量随温度的变化规律，得到Cr、Co和Mo元素含量变化同γ
′
相固溶温度之间的变化关系，确定合金在标准热处理过程中枝晶间粗大γ
′
相能够完全固溶到基体中，得到调整后合金元素成分取值范围，最终得到优化后的合金化学成分。2.按照权利要求1所述的提高含钨多晶高温合金热处理后组织均匀性的成分优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：以含钨多晶高温合金成分范围为基础，通过热力学软件计算典型化学成分的合金在不同温度下γ
′
相含量；S2：经过热力学软件进行计算后，分别得到Co、Cr和Mo合金元素含量与合金中γ
′
相固溶温度之间的关系；S3：调整优化合金中Co、Cr和Mo含量范围，确定含钨多晶高温合金在标准热处理过程中枝晶间粗大γ
′
相能够完全固溶到基体中，合金组织均匀性得到改善；S4：得到调整后的合金元素成分范围，确定优化后的含钨多晶合金化学成分范围。...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙士杰，盛乃成，范世钢，谢君，荀淑玲，王振江，侯桂臣，周亦胄，孙晓峰，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：