高温合金的制备工艺有哪些?
1,铸造冶金工艺
目前,各种先进的铸件制造技术和加工设备正在不断发展和完善,如热控凝固、细晶技术、激光成形修复技术、耐磨铸造技术等。原有的技术水平不断提高和完善,从而提高了各种高温合金铸造产品的质量一致性和可靠性。
含少量或不含铝和钛的高温合金一般用电弧炉或非真空感应炉熔炼。含铝、钛的高温合金在大气中熔炼时,元素的烧损难以控制,气体和夹杂物进入较多,应采用真空熔炼。为了进一步降低夹杂物的含量,改善夹杂物的分布和铸锭的晶体结构,可以采用熔炼和二次重熔相结合的双联工艺。冶炼的主要手段有电弧炉、真空感应炉和非真空感应炉;重熔的主要手段是真空自耗炉和电渣炉。
锻造开坯可用于固溶强化合金和铝钛含量低(铝钛总量小于4.5%)的合金锭;铝、钛含量高的合金一般是挤压或轧制成坯料,然后热轧成产品,有些产品还需要进一步冷轧或冷拔。直径较大的合金锭或饼需要用水压机或快锻水压机锻造。
2.结晶冶金过程
为了减少或消除铸造合金中垂直于应力轴的晶界和气孔,近年来发展了定向结晶技术。在该过程中,晶粒在合金凝固期间沿着结晶方向生长,以获得没有横向晶界的平行柱状晶体。实现定向结晶的首要工艺条件是在液相线和固相线之间建立并保持足够大的轴向温度梯度和良好的轴向散热条件。另外,为了消除所有的晶界,需要研究单晶叶片的制造工艺。
3.粉末冶金工艺
粉末冶金工艺主要用于生产沉淀强化和氧化物弥散强化高温合金。该工艺可使不能变形的铸造高温合金普遍获得塑性甚至超塑性。
4、实力提升过程
(1)固溶强化
添加元素(如铬、钨、钼等。)与基体金属的原子尺寸不同会引起基体金属的晶格畸变。添加能降低合金基体层错能的元素(如钴)和添加元素(如钨、钼等。)可以减缓基体元素的扩散速率,从而强化基体。
⑵沉淀强化
通过时效处理,第二相(γ′、γ″、碳化物等。)从过饱和固溶体中析出,以强化合金。γ'相与基体相同,为面心立方结构,晶格常数与基体接近,与晶体也是晶格。因此,γ′相可以以细小颗粒的形式均匀地析出在基体中,阻碍位错运动,具有显著的强化作用。γ’相为A3B金属间化合物,其中A代表镍和钴,B代表铝、钛、铌、钽、钒和钨,而铬、钼和铁可以同时为A和B..镍基合金中典型的γ′相是Ni3(Al,Ti)。γ′相的强化效果可以通过以下途径来增强:
①增加γ′相的数量;
(2)使γ′相与基体有适当的失配度,以获得晶格畸变的强化效果;
(3)添加铌、钽等元素,增加γ′相的反相畴界能量,以提高其抗位错切割能力;
④添加钴、钨、钼等元素,提高γ′相的强度。γ”相是体心立方结构,其成分为Ni3Nb。由于γ”相与基体的失配较大,可以引起较大程度的晶格畸变,使合金获得较高的屈服强度。但在700℃以上,强化效果明显降低。钴基高温合金一般不含γ相,而是用碳化物强化。