CN115261755A - 一种gh2150a高温合金的热处理工艺及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高温合金材料技术领域，涉及一种GH2150A高温合金的热处理工艺及其应用。该工艺具体包括以下步骤：将GH2150A高温合金棒材进行阶梯升温固溶处理；对固溶处理后的GH2150A高温合金棒材进行清洗以去除GH2150A高温合金棒材表面的油污；将清洗后的GH2150A高温合金棒材在真空热处理炉中保温5h，保持温度为780℃～830℃，空冷；将热处理后的GH2150A高温合金棒材在真空热处理炉中保温16h，保持温度为650℃～730℃，空冷，即得到组织和力学性能符合标准要求的GH2150A高温合金棒材。通过阶梯升温固溶处理以释放合金加工所造成的储存能，从而抑制合金在固溶处理阶段的晶粒长大。

Description

一种GH2150A高温合金的热处理工艺及其应用
技术领域
本发明属于高温合金材料技术领域，涉及热处理工艺，具体涉及一种GH2150A高温合金的热处理工艺及其应用。
背景技术
GH2150A合金因其具有优异的组织稳定性和综合的力学性能，广泛应用于700℃下长期使用的航空发动机压气机叶片和转动件。
GH2150A合金经固溶时效后使用，经常规的固溶和时效处理方式获得的GH2150A合金，其热处理态组织存在个别粗大晶粒，合金的力学性能虽符合标准要求，但性能数据较低，进而导致合金在长期使用过程中存在组织粗大和性能偏低的问题。而仅按照目前的热处理制度无法提升合金的组织均匀性和力学性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种GH2150A 高温合金的热处理工艺及其应用，以提升合金的组织均匀性和力学性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
这种GH2150A高温合金的热处理工艺，通过阶梯升温固溶处理以释放合金加工所造成的储存能，从而抑制合金在固溶处理阶段的晶粒长大，并提高GH2150A合金的组织均匀性和力学性能。
进一步，具体包括以下步骤：
1)将GH2150A高温合金棒材进行阶梯升温固溶处理，具体为：先将GH2150A高温合金棒材在800±25℃保温2h后，然后升温至 950±10℃保温2h后，最后升温至1000～1130℃保温2～3h，油冷；
2)对步骤1)固溶处理后的GH2150A高温合金棒材进行清洗以去除GH2150A高温合金棒材表面的油污；
3)将步骤2)清洗后的GH2150A高温合金棒材在真空热处理炉中保温5h，保持温度为780℃～830℃，空冷；
4)将步骤3)热处理后的GH2150A高温合金棒材在真空热处理炉中保温16h，保持温度为650℃～730℃，空冷，即得到组织和力学性能符合标准要求的GH2150A高温合金棒材。
进一步，所述步骤1)中阶梯升温固溶处理具体为：先将GH2150A 高温合金棒材在800℃保温2h后，然后升温至950℃保温2h后，最后升温至1080℃保温2.5h，油冷。
进一步，所述步骤2)中的清洗在超声波清洗器中进行清洗，清洗时间为1h。
进一步，向所述超声波清洗器中添加的清洗液为浓度为30％的丙酮和浓度为70％的酒精的混合溶液。
此外，本发明还提供了一种基于如上任一项所述的GH2150A高温合金的热处理工艺在700℃下航空发动机压气机叶片和转动件的应用。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：通过阶梯式升温固溶处理，有效释放了合金加工所造成的储存能，抑制了合金在固溶处理阶段的晶粒长大，进而提高了GH2150A合金的组织均匀性和力学性能。且本发明提出的热处理工艺可广泛应用于GH2150A合金材的热处理，扩大了合金的工程化应用。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为GH2150A高温合金传统的到温固溶曲线；
图2为本发明提供的阶梯升温固溶曲线；
图3为GH2150A高温合金传统的到温固溶处理组织图；
图4为本发明提供的阶梯升温固溶处理组织图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的工艺的例子。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例提供了另一种GH2150A高温合金的热处理工艺，具体包括以下步骤：
1)将GH2150A高温合金棒材进行阶梯升温固溶处理，参见图2所示，具体为：先将GH2150A高温合金棒材在800℃保温2h后，然后连续升温至950℃保温2h后，最后连续升温至1000℃保温2.5h，油冷；
2)对步骤1)固溶处理后的GH2150A高温合金棒材进行清洗，清洗时间为1h，以去除GH2150A高温合金棒材表面的油污；
3)将步骤2)清洗后的GH2150A高温合金棒材在真空热处理炉中保温5h，保持温度为800℃，空冷；
4)将步骤3)热处理后的GH2150A高温合金棒材在真空热处理炉中保温16h，保持温度为700℃，空冷，即得到组织和力学性能符合标准要求的GH2150A高温合金棒材。
进一步，向所述超声波清洗器中添加清洗液，所述清洗液为浓度为 30％的丙酮和浓度为70％的酒精的混合溶液。
此外，上述热处理工艺可应用在700℃下航空发动机压气机叶片和转动件的制备。
实施例2
本实施例提供了另一种GH2150A高温合金的热处理工艺，具体包括以下步骤：
1)将GH2150A高温合金棒材进行阶梯升温固溶处理，具体为：先将GH2150A高温合金棒材在825℃保温2h后，然后连续升温至950℃保温2h后，最后连续升温至1130℃保温2.5h，油冷；
2)对步骤1)固溶处理后的GH2150A高温合金棒材进行清洗，清洗时间为1h，其中，向所述超声波清洗器中添加浓度为30％的丙酮和浓度为70％的酒精的混合溶液作为清洗液，以去除GH2150A高温合金棒材表面的油污；
3)将步骤2)清洗后的GH2150A高温合金棒材在真空热处理炉中保温5h，保持温度为830℃，空冷；
4)将步骤3)热处理后的GH2150A高温合金棒材在真空热处理炉中保温16h，保持温度为730℃，空冷，即得到组织和力学性能符合标准要求的GH2150A高温合金棒材。
实施例3
本实施例提供了一种GH2150A高温合金的热处理工艺，具体包括以下步骤：
1)将GH2150A高温合金棒材进行阶梯升温固溶处理，具体为：先将GH2150A高温合金棒材在800℃保温2h后，然后连续升温至960℃保温2h后，最后连续升温至1080℃保温2.5h，油冷；
2)对步骤1)固溶处理后的GH2150A高温合金棒材进行清洗，清洗时间为1h，其中，向所述超声波清洗器中添加浓度为30％的丙酮和浓度为70％的酒精的混合溶液作为清洗液，以去除GH2150A高温合金棒材表面的油污；
3)将步骤2)清洗后的GH2150A高温合金棒材在真空热处理炉中保温5h，保持温度为780℃，空冷；
4)将步骤3)热处理后的GH2150A高温合金棒材在真空热处理炉中保温16h，保持温度为680℃，空冷，即得到组织和力学性能符合标准要求的GH2150A高温合金棒材，组织图参见图4所示。
对比例
该对比例给出了一种GH2150A高温合金的热处理工艺，具体包括以下步骤：
1)先将GH2150A合金棒材进行到温固溶处理，在1080℃固溶2.5h 后油冷，参见图1所示；
2)将步骤1)处理后的GH2150A高温合金棒材在加有超声清洗液的超声清洗机中清洗1h，以去除GH2150A高温合金表面的油污；
3)将步骤2)处理后的GH2150A高温合金在真空热处理炉中保温 5h，保持温度为800℃，之后空冷；
4)将步骤3)处理后的GH2150A高温合金在真空热处理炉中保温 16h，保持温度为700℃，之后空冷；
5)将步骤4)处理后的GH2150A高温合金进行组织和力学性能检验，所得组织和力学性能符合标准要求，组织图参见图3所示。
该对比例制备得到的GH2150A高温合金与实施例3制备得到的 GH2150A高温合金的力学性能比对见表1所示：
表1 GH2150A到温固溶与阶梯升温固溶处理后力学性能
Figure RE-GDA0003862806410000061
由表1及图3-4可知，实施例3制备得到的GH2150A合金经阶梯升温固溶处理后组织更加均匀，力学性能得到提升。
综上，本发明提供的制备方法，通过阶梯式升温固溶处理，有效释放了合金加工所造成的储存能，抑制了合金在固溶处理阶段的晶粒长大，进而提高了GH2150A合金的组织均匀性和力学性能。此外，本发明提出的热处理工艺可广泛应用于GH2150A合金材的热处理，扩大了合金的工程化应用，可广泛应用于700℃下长期使用的航空发动机压气机叶片和转动件。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种GH2150A高温合金的热处理工艺，其特征在于，通过阶梯升温固溶处理以释放合金加工所造成的储存能，从而抑制合金在固溶处理阶段的晶粒长大，并提高GH2150A合金的组织均匀性和力学性能。
2.根据权利要求1所述的GH2150A高温合金的热处理工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将GH2150A高温合金棒材进行阶梯升温固溶处理，具体为：先将GH2150A高温合金棒材在800±25℃保温2h后，然后升温至950±10℃保温2h后，最后升温至1000～1130℃保温2～3h，油冷；
2)对步骤1)固溶处理后的GH2150A高温合金棒材进行清洗以去除GH2150A高温合金棒材表面的油污；
3)将步骤2)清洗后的GH2150A高温合金棒材在真空热处理炉中保温5h，保持温度为780℃～830℃，空冷；
4)将步骤3)热处理后的GH2150A高温合金棒材在真空热处理炉中保温16h，保持温度为650℃～730℃，空冷，即得到组织和力学性能符合标准要求的GH2150A高温合金棒材。
3.根据权利要求2所述的GH2150A高温合金的热处理工艺，其特征在于，所述步骤1)中阶梯升温固溶处理具体为：先将GH2150A高温合金棒材在800℃保温2h后，然后升温至950℃保温2h后，最后升温至1080℃保温2.5h，油冷。
4.根据权利要求1所述的GH2150A高温合金的热处理工艺，其特征在于，所述步骤2)中的清洗在超声波清洗器中进行清洗，清洗时间为1h。
5.根据权利要求4所述的GH2150A高温合金的热处理工艺，其特征在于，向所述超声波清洗器中添加清洗液，所述清洗液为浓度为30％的丙酮和浓度为70％的酒精的混合溶液。
6.基于权利要求1-5任一项所述的GH2150A高温合金的热处理工艺在700℃下航空发动机压气机叶片和转动件的应用。
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