可避免原始顆粒邊界相析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝制造技術

本發明專利技術屬于粉末冶金高溫合金領域，具體為一種可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，適用于制備直接熱等靜壓成型的粉末冶金高溫合金構件。第一步的熱等靜壓溫度應高于合金粉末的低熔點相的初熔溫度且低于完全均勻化合金的固相線以上15攝氏度，氣體壓力應大于或等于90MPa，時間大于或等于20分鐘且小于或等于1個小時。第一步完成后停止加熱使材料隨爐冷卻至合金低熔點相初熔溫度以下保溫，時間應大于或等于2小時，以保證第一步后冷卻過程中形成的低熔點相完全溶解，第二步完成后合金隨爐保壓冷卻至室溫。本發明專利技術工藝可以避免碳化物等析出相沿著粉末原始顆粒邊界析出，從而得到致密且顯微組織為等軸晶的合金。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術屬于粉末冶金高溫合金領域，具體為一種可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，適用于制備直接熱等靜壓成型的粉末冶金高溫合金構件。第一步的熱等靜壓溫度應高于合金粉末的低熔點相的初熔溫度且低于完全均勻化合金的固相線以上15攝氏度，氣體壓力應大于或等于90MPa，時間大于或等于20分鐘且小于或等于1個小時。第一步完成后停止加熱使材料隨爐冷卻至合金低熔點相初熔溫度以下保溫，時間應大于或等于2小時，以保證第一步后冷卻過程中形成的低熔點相完全溶解，第二步完成后合金隨爐保壓冷卻至室溫。本專利技術工藝可以避免碳化物等析出相沿著粉末原始顆粒邊界析出，從而得到致密且顯微組織為等軸晶的合金。【專利說明】可避免原始顆粒邊界相析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝
本專利技術屬于粉末冶金高溫合金領域，具體為一種可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，適用于制備直接熱等靜壓成型的粉末冶金高溫合金構件。
技術介紹
高溫合金是航空發動機上用量最大的材料，高溫合金的力學性能及承溫能力極大地依賴于合金中強化元素的加入量。過多地加入強化元素會使合金的宏觀及微觀偏析加大，組織均勻性及熱加工性能惡化，甚至不能熱加工。采用快速凝固技術制備合金粉末可以有效地抑制合金凝固過程中的形成的元素偏析，從而可以在不降低其組織均勻性的情況下向高溫合金中加入更多的強化元素。以快速凝固的粉末為原料壓實成型的高溫合金顯微組織均勻、力學性能優異，在航空航天發動機渦輪盤等熱端部件上有著廣泛應用。但用粉末冶金工藝制備的高溫合金也有其自身的缺點，即通過熱等靜壓固結粉末時，碳化物等析出相會沿著粉末表面析出。這些析出相的擇優析出會使合金塑性較低，同時粉末的顆粒邊界也是合金的潛在的裂紋源從而影響直接熱等靜壓固結的粉末高溫合金的可靠性。為了改善析出相沿粉末原始顆粒邊界析出以提高粉末高溫的可靠性，國內外的科研人員發展了一系列的方法，這主要包括:1.在粉末熱等靜壓固結后，采用擠壓、開坯鍛造、等溫鍛造等工藝對粉末坯料進行大變形量的變形以改變粉末原始顆粒邊界的形態以改變其上的析出相分布；2.將熱等靜壓固結的粉末合金坯料進行長時間高溫固溶熱處理，將析出相部分溶解；3.通過添加其他元素，如:Hf，改善原始顆粒邊界的相析出。毫無疑問，這些方法都增加了粉末高溫合金的制造成本。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，可以直接通過熱等靜壓成型獲得組織性能優良的粉末高溫合金坯料。本專利技術的技術方案是:一種可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界相析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，具體工藝步驟如下:(I).用氣體霧化或其他方法制備高溫合金粉末，將粉末進行篩分以得到尺寸小于或等于155微米的粉末，將篩分出的粉末裝入碳鋼或不銹鋼包套，高溫除氣并封焊；(2).將第一步制備的粉末包套放入熱等靜壓設備中，以同時升溫升壓或先升溫后升壓的方式達到預定條件后開始熱等靜壓；第一步熱等靜壓的工藝條件為，熱等靜壓的溫度高于合金粉末的低熔點相的初熔溫度，低于完全均勻化合金的固相線以上15攝氏度，壓力大于或等于90MPa，爐體內到溫后保溫時間大于或等于20分鐘，小于或等于I小時；(3).第一步完成后，停止加熱，將粉末包套隨爐冷卻至合金粉末的低熔點相的初熔溫度以下保溫，保溫過程即為第二步；第二步的保持時間大于或等于2小時，以保證第一步后冷卻過程中形成的低熔點相能夠在保溫過程中完全溶解，壓力大于或等于90MPa，第二步完成后停止加熱隨爐冷卻至室溫。所述的可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界相析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，該工藝適用于鎳鐵基高溫合金粉末或鎳基高溫合金粉末的熱等靜壓固結成型。所述的可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界相析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，步驟(I)中，通過篩分得到尺寸優選為小于或等于105微米。所述的可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界相析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，步驟(I)中，通過篩分得到尺寸較佳為小于或等于55微米。所述的可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界相析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，對于GH4169及其衍生合金粉末，低熔點相的初熔溫度為GH4169及其衍生合金的Laves相熔化溫度；對于其他Y '相強化的鎳基高溫合金粉末，低熔點相的初熔溫度為、IY ,共晶溫度。所述的可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界相析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，步驟(2)中，熱等靜壓的壓力優選范圍為120?150MPa。所述的可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界相析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，步驟(3)中，保溫過程的壓力優選范圍為120?150MPa。本專利技術的優點及有益效果是:1、本專利技術工藝分二步，第一步的熱等靜壓溫度范圍是:高于合金粉末的低熔點相的初熔溫度且低于完全均勻化合金的固相線以上15攝氏度，氣體壓力應大于或等于90MPa，保持時間大于或等于20分鐘且小于或等于I個小時。第一步完成后停止加熱使材料隨爐冷卻至合金低熔點相初熔溫度以下保溫，保溫過程為第二步。第二步的保持時間應大于或等于2小時，以保證第一步后冷卻過程中形成的低熔點相完全溶解，第二步完成后合金隨爐保壓冷卻至室溫。本專利技術用于對快速凝固的高溫合金粉末的熱等靜壓固結成型，結合近凈成形技術可以制備形狀復雜的粉末高溫合金構件，從而提高合金材料的利用率。2、本專利技術可以在傳統的熱等靜壓機上實現，該工藝適用范圍為鎳鐵基高溫合金粉末、鎳基高溫合金粉末的熱等靜壓固結成型。3、本專利技術簡單實用，可以縮短粉末高溫合金構件的制造工序，從而降低其制造成本。【專利附圖】【附圖說明】圖1 (a)_圖1 (b)為利用本專利技術制度A制備的粉末冶金GH4169G合金的顯微組織(金相照片)；其中，圖1 (a)放大倍數為X 100，圖1 (b)放大倍數為X 200。圖2(a)-圖2(b)為利用本專利技術制度A制備的并經熱處理的粉末冶金GH4169G合金的室溫及650°C拉伸斷口(掃描電鏡照片)；其中，圖2(a)為室溫，圖2(b)為650°C。圖3 (a)-圖3 (b)為利用本專利技術制度B制備的粉末冶金GH4169G合金的顯微組織(金相照片)；其中，圖3(a)放大倍數為X 100，圖3(b)放大倍數為X 200。圖4 (a)_圖4(b)為利用本專利技術制度B制備的并經熱處理的粉末冶金GH4169G合金的室溫及650°C拉伸斷口(掃描電鏡照片)；其中，圖4(a)為室溫，圖4(b)為650°C。【具體實施方式】本專利技術為可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界相析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，具體如下:1.通過氣體霧化及其他方法制備高溫合金粉末，通過篩分得到尺寸小于或等于155微米(較好為小于或等于105微米，最好為小于或等于55微米)的粉末，將粉末裝入低碳鋼或不銹鋼包套，高溫除氣后封焊。使用細粉末是為了降低粉末中的陶瓷夾雜數量及減少空心粉的數量；使用碳鋼或不銹鋼包套是因為在本專利技術所用的溫度范圍內，包套材料為完全固態、具有一定強度且不會與粉末發生反應；高溫除氣是為了最大限度的除掉粉末表面吸附的氣體，以降低合金在后續熱處理過程中形成熱誘導孔洞的傾向，高溫除氣的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可避免碳化物等析出相沿粉末原始顆粒邊界相析出的高溫合金粉末熱等靜壓工藝，其特征在于，具體工藝步驟如下：(1).用氣體霧化或其他方法制備高溫合金粉末，將粉末進行篩分以得到尺寸小于或等于155微米的粉末，將篩分出的粉末裝入碳鋼或不銹鋼包套，高溫除氣并封焊；(2).將第一步制備的粉末包套放入熱等靜壓設備中，以同時升溫升壓或先升溫后升壓的方式達到預定條件后開始熱等靜壓；第一步熱等靜壓的工藝條件為，熱等靜壓的溫度高于合金粉末的低熔點相的初熔溫度，低于完全均勻化合金的固相線以上15攝氏度，壓力大于或等于90MPa，爐體內到溫后保溫時間大于或等于20分鐘，小于或等于1小時；(3).第一步完成后，停止加熱，將粉末包套隨爐冷卻至合金粉末的低熔點相的初熔溫度以下保溫，保溫過程即為第二步；第二步的保持時間大于或等于2小時，以保證第一步后冷卻過程中形成的低熔點相能夠在保溫過程中完全溶解，壓力大于或等于90MPa，第二步完成后停止加熱隨爐冷卻至室溫。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：常立濤，崔玉友，孫文儒，楊銳，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：發明
國別省市：