一种K4169镍基高温合金循环变温热等静压处理工艺

本发明属于金属材料热加工，具体涉及一种k4169镍基高温合金循环变温热等静压处理工艺。

背景技术：

1、k4169镍基高温合金是镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金，以γ''相为主要强化相、γ'相为辅助强化相。其具备优异中高温强度、抗蠕变与耐蚀性能，是航空发动机核心承力铸件首选材料。

2、由于熔模铸造凝固过程易产生疏松、微孔、枝晶间微裂纹等缺陷，大幅降低铸件强度、塑性与疲劳寿命，无法满足航空装备严苛服役标准，因此，目前主要通过对k4169镍基高温合金铸件进行热等静压处理，典型热等静压工艺通常在1160~1180℃恒温状态下，保温保压2~4h，依靠高温高压塑性流变使镍基高温合金铸件孔隙闭合，但是，长时间高温保温会导致晶粒严重粗化，镍基高温合金铸件晶粒达到数百微米或毫米级，造成铸件塑性、疲劳性能大幅降低，并且仅依靠塑性流变焊合缺陷，缺陷界面缺乏动态再结晶行为，界面结合强度低，构件受力后，容易再次萌生裂纹，对铸件的实际使用产生限制。

3、目前还有部分通过分段升温进行热等静压处理以及在热等静压后通过锻造、轧制等复合工艺对铸件进行处理的工艺技术，然而，分段升温难以持续诱导缺陷区域动态再结晶，晶粒细化效果较为微弱，铸件性能强化效果受到较大限制；复合工艺一方面需要增加多类型处理工艺流程，时间成本，经济成本均大幅上升，另一方面对于复杂薄壁、异形铸件无法实施塑性加工。

4、因此，有必要提供一种k4169镍基高温合金循环变温热等静压处理工艺，同步实现铸造缺陷弥合、晶粒细化，提高界面结合强度，从而提升k4169镍基高温合金铸件的综合使用性能。

技术实现思路

1、为了克服背景技术中的问题，本发明通过对k4169镍基高温合金铸件进行高低温往复循环热等静压处理，利用循环热应力、温度梯度作用在孔隙、微裂纹缺陷界面诱发位错增殖、动态回复与动态再结晶，无需塑性变形等附加处理，解决铸件内部微孔、疏松焊合不彻底，缺陷界面结合强度，服役易二次开裂，晶粒粗化等问题，实现铸件强塑性同步提升，从而提高铸件综合使用性能。

2、为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

3、本发明提出了一种k4169镍基高温合金循环变温热等静压处理工艺，所述循环变温热等静压处理工艺包括以下步骤：

4、（1）对k4169镍基高温合金铸件进行打磨处理，去除铸件表面粘砂、氧化皮与浇冒口，并进行超声清洗后烘干。

5、（2）在惰性气氛保护环境中，对所述步骤（1）中处理后的k4169镍基高温合金铸件进行热等静压处理，在热等静压处理过程中，首先将镍基高温合金铸件加热至最高温度tmax，然后再将镍基高温合金铸件降温至最低温度tmin，之后再按照将镍基高温合金铸件加热至tmax，降温至tmin进行重复循环。

6、所述tmax≤1200℃，所述tmin≥900℃。

7、（3）将所述步骤（2）重复循环结束后的镍基高温合金铸件随炉冷却至200℃以下，泄压取出镍基高温合金铸件。

8、作为优选，所述步骤（2）中，30℃≤tmax-tmin≤200℃。

9、进一步优选，50℃≤tmax-tmin≤150℃

10、作为优选，所述步骤（2）中，以镍基高温合金铸件降温至tmin，再升温至tmax为一个循环周期，共进行2~30个循环周期的循环，循环总时间为0.1~6h。

11、进一步优选，共进行4~20个循环周期的循环。

12、作为优选，所述步骤（2）中，热等静压处理的压力为100~200mpa。

13、进一步优选，热等静压处理的压力为150~190mpa。

14、作为优选，所述步骤（2）中，升温速率与降温速率相等。

15、本发明的有益效果

16、1. 本发明通过循环变温热等静压处理，产生周期性热应力，促进缺陷界面塑性流变，提高焊合界面结合强度，实现无塑性变形晶粒细化，从而打破强塑性倒置规律，实现铸件强塑性的全面提升，降低铸件受力二次萌生裂纹的风险，提升铸件综合使用性能。

17、2. 本发明循环变温热等静压处理后的铸件，平均晶粒最小可以达到43μm，抗拉强度可以达到1100mpa，屈服强度可以达到840mpa，延伸率最高可以达到18%，断面收缩率最高可以达到20%以上。

18、3. 本发明无需增加轧制等塑性变形细化晶粒工艺，可以保持相对较低的时间成本与经济成本，工艺简单，可控性好，适宜工业化推广应用。

1.一种k4169镍基高温合金循环变温热等静压处理工艺，其特征在于：所述循环变温热等静压处理工艺包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种k4169镍基高温合金循环变温热等静压处理工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，30℃≤tmax-tmin≤200℃。

3.根据权利要求1所述的一种k4169镍基高温合金循环变温热等静压处理工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，以镍基高温合金铸件降温至tmin，再升温至tmax为一个循环周期，共进行2~30个循环周期的循环，循环总时间为0.1~6h。

4.根据权利要求1所述的一种k4169镍基高温合金循环变温热等静压处理工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，热等静压处理的压力为100~200mpa。

5.根据权利要求1所述的一种k4169镍基高温合金循环变温热等静压处理工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，升温速率与降温速率相等。