CN111893411A - 一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，该方案以GH4169高温合金为基体，通过晶界工程调控GH4169高温合金的晶界分布，提高低ΣCSL晶界比例，降低高能随机晶界比例，打断高能晶界网络连通性，从而达到改善GH4169高温合金的耐蚀性能的目的。该制备方法包括固溶处理、变形处理、退火处理三个步骤；该制备方法获得的GH4169高温合金中，低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上，其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％。采用本发明制备的新型耐腐蚀GH4169高温合金可广泛适用于动密封材料领域。

Description

一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种制备方法，具体涉及一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，属于动密封材料技术领域。
背景技术
动密封是航空发动机及其它透平机械的重要部件，广泛用于各种航空发动机、航改燃气轮机、汽轮机、重型燃气轮机、核电机组等领域。动密封材料通常工作在高旋转速度、高环境温度或高摩擦生热的特殊条件下，这就要求其高的耐腐蚀性能。镍基高温合金GH4169是一种动密封材料，因为其具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化以及良好的加工性能和焊接性能，被广泛应用于动密封领域，但其性能有待进一步提升。为了满足不同动密封环境下使用的性能要求，可以采用热处理的方法(固溶和时效)调控该合金强化相的形态、数量、尺寸以及分布，以改善其性能。研究表明，GH4169高温合金的力学性能和γ″、γ′、δ等析出相的形态及数量密切相关。Zhang等[1]研究表明随着δ体积分数的增加，屈服强度和拉伸强度减小而延伸率增大，同时高δ含量提高了高温合金的疲劳寿命。Wang等[2]研究了δ相对GH4169高温合金变形行为的影响，发现在一定的变形温度和应变下，δ相的存在导致应变率灵敏度指数的增加。
然而利用晶界工程改善GH4169高温合金的抗抗腐蚀性能的研究却鲜有报道。晶界是多晶体材料中的一种面缺陷，与晶内相比，晶界处原子排列不规则，界面能高，其抗氧化和耐腐蚀性能相对较低。根据晶体学取向关系将晶界分为小角晶界(取向差小于15°和10°也称Σ1晶界)，低ΣCSL(Σ≤29)晶界和大角度随机晶界。研究发现低ΣCSL晶界比一般大角度随机晶界具有更高的抗断裂、抗疲劳和耐腐蚀性能，其中，低ΣCSL中的共格Σ3晶界因为该晶界处原子排列规则，界面能低，稳定性高，所以其耐腐蚀性能远高于大角度随机晶界。因此，利用晶界工程的方法，通过变形及热处理，提高低ΣCSL晶界的比例，是一种非常有效的改善动密封用GH4169高温合金的耐腐蚀性能的方法。
【1】Xian-Cheng Zhang，et al.Fatigue behavior and bilinear Coffin-Mansonplots of Ni-based GH4169alloy with different volume fractions ofδphase,Materials Science and Engineering:A,682(2017):12-22
【2】K.Wang,et al.Effect of theδphase on the deformation behavior inisothermal compression of superalloy GH4169,Materials Science andEngineering:A,528(2011):4723-4731。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，该方案以GH4169高温合金为基体，通过晶界工程调控GH4169高温合金的晶界分布，提高低ΣCSL晶界比例，降低高能随机晶界比例，打断高能晶界网络连通性，从而达到改善动密封用GH4169高温合金的耐蚀性能的目的。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，所述耐腐蚀动密封用高温合金以GH4169高温合金为基体，通过晶界工程调控GH4169高温合金的晶界分布而获得，该耐腐蚀动密封用高温合金中，低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上,其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％，其具体制备步骤如下：
步骤一：固溶处理，将锻态GH4169高温合金，放置于箱式电阻炉中，在1050-1100℃的固溶温度下，保温10～30mm，然后水淬，一方面消除加工过程中高温合金内部存在的各种变形织构和缺陷，同时溶解内部碳化物等析出相，以获得均一的奥氏体组织。
步骤二：变形处理，将经过步骤一固溶处理的GH4169高温合金采用双辊轧机轧制处理，轧辊直径200mm,轧辊转速为2-10mm/s,调整轧辊距离，控制轧制变形量为5％-50％。
步骤三：退火处理：将经过步骤二变形处理的GH4169高温合金轧制样品分别置于700～1000℃的箱式电阻炉中，并保温30～720min,水冷，以获得具有不同低ΣCSL晶界比例的GH4169轧制板材。
所述制备步骤三退火处理中，将轧制变形量小于25％的GH4169高温合金轧制样品放置于900～1000℃的箱式电阻炉中，并保温30～60min,水冷；而将轧制变形量等于或大于25％的GH4169高温合金轧制样品置于700～900℃的箱式电阻炉中，并保温60～720min，以获得具有不同低ΣCSL晶界比例的GH4169轧制板材。
相对于现有技术，本发明的优点如下：本发明以GH4169高温合金为基体，通过晶界工程调控GH4169高温合金的晶界分布，提高低ΣCSL晶界比例，降低高能随机晶界比例，其中，低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上,且Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％，可打断高能晶界网络连通性，有效改善了动密封用GH4169高温合金的耐蚀性能。本发明为改善其它高温合金的耐腐蚀性能提供了新思路。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合实施例对本发明做详细的介绍。
实施例1：该方案以GH4169高温合金为基体，分别通过相应的固溶处理、变形处理、退火处理三个制备步骤，制备出的GH4169高温合金中低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上,其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％。
具体制备步骤如下：
步骤一：固溶处理：将锻态GH4169高温合金，放置于箱式电阻炉中，在1050℃的固溶温度下，保温30mm，然后水淬，一方面消除加工过程中高温合金内部存在的各种变形织构和缺陷，同时溶解内部碳化物等析出相，以获得均一的奥氏体组织。
步骤二：变形处理：将经过固溶处理的GH4169高温合金分为两组，一组采用双辊轧机，轧辊直径200mm,轧辊转速为5mm/s,调整轧辊距离，获得具有5％小变形量的轧制样品。
步骤三：退火处理：将具有5％样品分别进行700℃～1000℃的箱式电阻炉中，并保温30～60min,水冷，获得具有不同晶界类型的中熵合金板材。
实施例2：该方案以GH4169高温合金为基体，分别通过相应的固溶处理、变形处理、退火处理三个制备步骤，制备出的GH4169高温合金中低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上,其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％。
具体制备步骤如下：
步骤一：固溶处理：将锻态GH4169高温合金，放置于箱式电阻炉中，在1050℃的固溶温度下，保温30mm，然后水淬，一方面消除加工过程中高温合金内部存在的各种变形织构和缺陷，同时溶解内部碳化物等析出相，以获得均一的奥氏体组织。
步骤二：变形处理：将经过固溶处理的GH4169高温合金分为两组，一组采用双辊轧机，轧辊直径200mm,轧辊转速为5mm/s,调整轧辊距离，获得具有25％小变形量的轧制样品。
步骤三：退火处理：将具有25％样品分别进行700℃～1000℃的箱式电阻炉中，并保温60～720min,水冷，获得具有不同晶界类型的中熵合金板材。
实施例3：
本发明方案以GH4169高温合金为基体，分别通过相应的固溶处理、变形处理、退火处理三个制备步骤，制备出的GH4169高温合金中低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上,其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％。
具体制备步骤如下：
步骤一：固溶处理：将锻态GH4169高温合金，放置于箱式电阻炉中，在1050℃的固溶温度下，保温30mm，然后水淬，一方面消除加工过程中高温合金内部存在的各种变形织构和缺陷，同时溶解内部碳化物等析出相，以获得均一的奥氏体组织。
步骤二：变形处理：将经过固溶处理的GH4169高温合金分为两组，一组采用双辊轧机，轧辊直径200mm,轧辊转速为5mm/s,调整轧辊距离，获得具有50％小变形量的轧制样品。
步骤三：退火处理：将具有50％样品分别进行700℃～1000℃的箱式电阻炉中，并保温60～720min,水冷，获得具有不同晶界类型的中熵合金板材。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (6)

1.一种耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，其特征在于，所述的耐腐蚀动密封用高温合金以GH4169高温合金为基体，通过晶界工程调控GH4169高温合金的晶界分布而获得，该耐腐蚀动密封用高温合金中，低ΣCSL(3≤∑≤29晶界)比例占整体晶界的50％以上,其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于70％。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，其特征在于，其具体制备步骤如下：
步骤一：固溶处理，
步骤二：变形处理，
步骤三：退火处理。
3.根据权利要求2所述的耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，其特征在于，所述步骤一：固溶处理，将锻态GH4169高温合金，放置于箱式电阻炉中，在1050-1100℃的固溶温度下，保温10～30mm，然后水淬。
4.根据权利要求3所述的耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，其特征在于，所述步骤二：变形处理，将经过步骤一固溶处理的GH4169高温合金采用双辊轧机轧制处理，轧辊直径200mm,轧辊转速为2-10mm/s,调整轧辊距离，控制轧制变形量为5％-50％。
5.根据权利要求3或4所述的耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，其特征在于，所述步骤三：退火处理：将经过步骤二变形处理的GH4169高温合金轧制样品分别置于700～1000℃的箱式电阻炉中，并保温30～720min,水冷，以获得具有不同低ΣCSL晶界比例的GH4169轧制板材。
6.根据权利要求5所述的耐腐蚀动密封用高温合金及其制备方法，其特征在于，所述制备步骤三退火处理中，将轧制变形量小于25％的GH4169高温合金轧制样品放置于900～1000℃的箱式电阻炉中，并保温30～60min,水冷；将轧制变形量等于或大于25％的GH4169高温合金轧制样品置于700～900℃的箱式电阻炉中，并保温60～720min，以获得具有不同低ΣCSL晶界比例的GH4169轧制板材。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111155020A (zh) * 2020-01-20 2020-05-15 东南大学 一种调控CoNiFe中熵合金耐腐蚀性能的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150017090A (ko) * 2013-08-06 2015-02-16 창원대학교 산학협력단 내열합금의 열기계적 가공방법 및 그에 의한 합금
KR101626913B1 (ko) * 2014-12-03 2016-06-02 창원대학교 산학협력단 우수한 크리프 특성을 위한 텅스텐 함유 내열합금의 열기계적 가공방법 및 그에 의한 합금
CN105886841A (zh) * 2016-06-13 2016-08-24 上海大学兴化特种不锈钢研究院 提高镍基高温合金Hastelloy N的低Σ重位点阵晶界比例的工艺
CN106086582A (zh) * 2016-06-13 2016-11-09 上海大学兴化特种不锈钢研究院 提高铁镍基Incoloy925合金低Σ重位点阵晶界比例的工艺
CN108193036A (zh) * 2017-12-18 2018-06-22 南昌大学 一种优化316l奥氏体不锈钢晶界特征分布的方法
CN110964995A (zh) * 2019-11-27 2020-04-07 中国科学院金属研究所 一种提高IN718镍基高温合金中∑3n型晶界比例的方法
CN111020428A (zh) * 2020-01-14 2020-04-17 上海大学 调整镍基高温合金中η相分布的晶界工程工艺方法
CN111155020A (zh) * 2020-01-20 2020-05-15 东南大学 一种调控CoNiFe中熵合金耐腐蚀性能的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150017090A (ko) * 2013-08-06 2015-02-16 창원대학교 산학협력단 내열합금의 열기계적 가공방법 및 그에 의한 합금
KR101626913B1 (ko) * 2014-12-03 2016-06-02 창원대학교 산학협력단 우수한 크리프 특성을 위한 텅스텐 함유 내열합금의 열기계적 가공방법 및 그에 의한 합금
CN105886841A (zh) * 2016-06-13 2016-08-24 上海大学兴化特种不锈钢研究院 提高镍基高温合金Hastelloy N的低Σ重位点阵晶界比例的工艺
CN106086582A (zh) * 2016-06-13 2016-11-09 上海大学兴化特种不锈钢研究院 提高铁镍基Incoloy925合金低Σ重位点阵晶界比例的工艺
CN108193036A (zh) * 2017-12-18 2018-06-22 南昌大学 一种优化316l奥氏体不锈钢晶界特征分布的方法
CN110964995A (zh) * 2019-11-27 2020-04-07 中国科学院金属研究所 一种提高IN718镍基高温合金中∑3n型晶界比例的方法
CN111020428A (zh) * 2020-01-14 2020-04-17 上海大学 调整镍基高温合金中η相分布的晶界工程工艺方法
CN111155020A (zh) * 2020-01-20 2020-05-15 东南大学 一种调控CoNiFe中熵合金耐腐蚀性能的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111155020A (zh) * 2020-01-20 2020-05-15 东南大学 一种调控CoNiFe中熵合金耐腐蚀性能的方法

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