显著提高镍基高温合金动态再结晶体积分数的热加工方法

本发明属于镍基高温合金的热加工，具体涉及一种显著提高镍基高温合金动态再结晶体积分数的热加工方法。

背景技术：

1、镍基高温合金因其良好的抗蠕变、疲劳以及耐腐蚀、氧化性能被广泛应用于制造航空航天、石油化工等领域的高温结构零部件。近年来，航空发动机等大型装备工艺、结构以及性能的不断发展对镍基高温合金成型过程的组织控制提出了越来越严苛的要求。

2、预析出δ相能够有效促进镍基高温合金锻造过程中的动态再结晶，从而辅助细化晶粒，称为delta process，该工艺已被应用于镍基高温合金的工业生产。然而，由于时效过程中δ相通常更倾向于沿晶界析出，动态再结晶无法充分进行，导致delta process制备的镍基高温合金形成细小再结晶晶粒包围原始粗大变形晶粒的不均匀组织，难以达到理想的晶粒细化效果。

3、尽管通过长时峰值时效能够形成足够的晶内δ相，但势必导致δ相尺寸过于粗大，热加工后过量、尺寸过大的残余δ相会恶化镍基高温合金的力学性能，长时热处理也增加了工艺成本。此外，δ相尺寸过小时也无法有效促进动态再结晶晶粒形核。因此，亟需一种能够在较短时间内获得弥散分布、尺寸适宜且数量足够的δ相的方法以进一步促进镍基高温合金的动态再结晶，用于细化、均匀组织。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种显著提高镍基高温合金动态再结晶体积分数的方法，通过预应力时效热处理控制δ相在晶界、晶内均匀析出，避免后续热加工过程中动态再结晶只在晶界发生，从而促进晶内动态再结晶更充分的进行，最终使得晶粒尺寸更加均匀、细小。

2、本发明具体的技术方案如下：

3、本发明提供了一种显著提高镍基高温合金动态再结晶体积分数的热加工方法，包括如下步骤：

4、步骤1、固溶热处理：将热处理炉温度升至1000~1100℃，放入inconel 625合金进行固溶热处理，保温30~90min，水冷；

5、步骤2、时效热处理：将固溶热处理后的inconel 625合金升温至700~750℃保温50~100h，同时施加100~160mpa应力进行预应力时效处理，水冷；

6、步骤3、热变形：将时效热处理后的inconel 625合金升温至870~950℃保温2~10min，以0.1~0.001s-1的应变速率进行热变形，总变形量在60%以上。

7、作为本发明的进一步说明，步骤2中，预应力时效热处理温度选择为750℃，保温时间为90h。

8、作为本发明的进一步说明，步骤2进行预应力时效处理后的inconel 625合金中的δ相呈弥散分布，体积分数在40%以上，同时平均长轴尺寸能维持在1~3μm之间。

9、作为本发明的进一步说明，步骤3中热变形处理具体为锻造、热轧或热压缩中的任一种。

10、作为本发明的进一步说明，步骤3中热变形温度为900℃；保温时间具体为5min。

11、作为本发明的进一步说明，步骤3中应变速率具体为0.01s-1。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

13、本发明通过施加外加应力调控δ相分布、尺寸、数量，克服了δ相特征难以控制的难题，获得的均匀分布的微米级δ相能够显著促进原始晶粒内部动态再结晶的进行，从而避免了传统时效热处理导致δ相沿晶分布以及后续热变形过程中组织不均匀的问题。

14、本发明基于外加应力调控加速了δ相的析出，减少了析出足够δ相所需时间的同时也避免了热处理时间过长导致的δ相过度粗化，合适的热变形工艺参数也保障了热变形后残余的未完全溶解的δ相也会呈细小颗粒状弥散分布，因而不会恶化镍基高温合金的力学性能。

15、本技术方案的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术方案而了解。本技术方案的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

16、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种显著提高镍基高温合金动态再结晶体积分数的热加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的显著提高镍基高温合金动态再结晶体积分数的热加工方法，其特征在于，步骤2中，预应力时效热处理温度选择为750℃，保温时间为90h。

3.如权利要求1所述的显著提高镍基高温合金动态再结晶体积分数的热加工方法，其特征在于，步骤2进行预应力时效处理后的inconel 625合金中的δ相呈弥散分布，体积分数在40%以上，同时平均长轴尺寸能维持在1~3μm之间。

4.如权利要求1所述的显著提高镍基高温合金动态再结晶体积分数的热加工方法，其特征在于，步骤3中热变形处理具体为锻造、热轧或热压缩中的任一种。

5.如权利要求1所述的显著提高镍基高温合金动态再结晶体积分数的热加工方法，其特征在于，步骤3中热变形温度为900℃；保温时间具体为5min。

6.如权利要求1所述的显著提高镍基高温合金动态再结晶体积分数的热加工方法，其特征在于，步骤3中应变速率具体为0.01s-1。

技术总结本发明提供了一种显著提高镍基高温合金动态再结晶体积分数的热加工方法，该方法包括：首先将Inconel 625合金放入1000~1100℃热处理炉中保温30~90min进行固溶处理，水冷；将固溶热处理后的Inconel 625合金升温至700~750℃保温50~100h，同时施加100~160MPa应力，水冷，均匀析出δ相；最后，将时效热处理后的Inconel 625合金升温至870~950℃保温2~10min，以0.1~0.001s<supgt;‑1</supgt;的应变速率进行热变形，总变形量在60%以上。本发明通过施加外加应力在较短的时间内获得大量均匀分布、尺寸适宜的δ相，避免了传统时效热处理导致δ相沿晶分布与尺寸粗大的问题，在后续热变形过程中通过合适的工艺参数确保了δ相充分发挥作用，大幅提高了动态再结晶体积分数，该方法在镍基高温合金热加工过程中的细化晶粒和均匀组织方面具有明显优势。技术研发人员：樊江昆,曹凱,李金山,寇宏超,王军,袁睿豪,王毅受保护的技术使用者：西北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18