CN113042755A - 一种增材制造用gh3536高温合金的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法包括：将GH3536高温合金在保护性气氛下进行热等静压处理，然后进行一级冷却处理；将冷却后的GH3536高温合金在真空条件下进行固溶处理和二级冷却处理，再进行三级冷却处理。本发明所述热处理方法通过控制热处理过程中的工艺条件，提高了增材制造用GH3536高温合金的性能，使其性能接近锻件水平，具有较好的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法。
背景技术
增材制造，常被称为3D打印，被广泛用于航空航天、医疗等领域。由于其成型过程是由粉末或丝材等材料层层堆积而成，具有材料利用率高、产品生产开发周期短的优点，同时对产品的形状几乎没有限制，可直接成型网格、空腔等复杂结构，因此常被用于制造形状复杂、难加工的零件。目前，以高能束流为热源的增材制造技术是金属零部件快速成型的主要发展方向。
镍基高温合金由于其优良的室温、高温、耐腐蚀和抗氧化性能，被广泛应用于航空发动机、燃气轮机等复杂工况环境。但是由于增材制造多采用激光成型，金属熔化后的凝固时间小于10-4s，因此零件的性能，尤其是塑性难以达到传统工艺的要求。同时传统铸锻件的热处理工艺难以匹配增材制造高温合金零件。因此需要特殊的热处理方式来匹配增材制造零件的需求。
CN110846600 A公开了一种增材制造单晶镍基高温合金的多台阶回复热处理方法，方法包括以下步骤：清理增材制造单晶镍基高温合金在增材制造工艺中引入的表面杂晶层，确定增材制造单晶镍基高温合金在室温下γ′相体积分数，γ′相体积分数为室温下γ′相体积分数的第一百分比所对应的温度值作为台阶一温度，并在所述台阶一温度下保温第一时长，将γ′相体积分数减少第二百分比所对应的温度作为台阶二温度，在所述台阶二温度下保温第二时长，持续循环直到升温到γ′相体积分数到达第三百分比所对应的温度区间，在其台阶温度下保温第M时长，M为自然数，台阶回复热处理后的增材制造单晶镍基高温合金进行标准热处理得到单晶镍基高温合金；该热处理方法步骤复杂，时间长，不利于工业化应用。
CN109014215 A公开了一种增材制造单晶镍基高温合金的热处理方法，该方法包括：执行将待处理的增材制造单晶镍基高温合金在热处理炉中进行固溶热处理、时效热处理和冷却步骤，并对处理后的增材制造单晶镍基高温合金进行切片制样，结合微观组织表征和晶体取向分析，根据γ′相尺寸和热影响区与外延生长区内是否出现再结晶判断热处理方法效果；该方法需进行两次冷却处理和两次时效热处理，时间长，生产效率低。
综上所述，如何提供一种新的增材制造镍基高温合金的热处理方法，提高镍基高温合金性能的同时提升生产效率，成为当前亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法通过控制热处理过程中的工艺条件，提高了热处理后的GH3536高温合金的性能，使其性能接近锻件水平，具有较好的工业应用前景。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法包括以下步骤：
(1)将GH3536高温合金在保护性气氛下进行热等静压处理，然后进行一级冷却处理；
(2)将步骤(1)冷却后的GH3536高温合金在真空条件下进行固溶处理和二级冷却处理，再进行三级冷却处理。
本发明中，所述热处理方法通过控制热处理过程中的热等静压的气氛以及固溶处理和二级冷却的压力，提高了增材制造用GH3536高温合金的性能，使其性能接近锻件水平，具有较好的工业应用前景。
本发明中，在保护性气氛下进行热等静压处理可防止表面氧化，避免影响零件表面的强度。
本发明中，在真空条件下进行固溶处理和二级冷却处理有助于均匀化合金的元素分布，进一步提高固溶元素的强化效果，提高合金的强度，避免了成分的偏析和组织的不均带来的局部应力集中，提高零件的使用寿命的使用极限。
本发明中，所述GH3536高温合金属于镍基高温合金，其在650～1000℃的温度下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述GH3536高温合金进行热等静压处理前，先进行预处理。
优选地，所述预处理包括吹扫所述GH3536高温合金表面以及内腔的粉末。
优选地，所述吹扫采用压缩气体进行。
本发明中，所述压缩气体包括压缩空气、压缩氮气或压缩氩气中的任意一种。
本发明中，清除GH3536高温合金表面以及内腔的粉末有利于保护热等静压炉，同时避免合金内腔粉末烧实结块，堵塞工件的内部结构。
本发明中，检查GH3536高温合金表面以及内腔的粉末是否清除干净的标准为：将蘸有酒精的无尘布置于出气处进行检验，若无尘布上未蘸有粉末则清理干净。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)进行所述热等静压处理前，将所述GH3536高温合金固定于钢板上。
优选地，所述GH3536高温合金采用螺栓进行固定。
本发明中，将GH3536高温合金固定于钢板上可防止其变形。
本发明中，所述GH3536高温合金均打印在基板上，因此，在整个热处理工艺中，将GH3536高温合金与基板作为整体进行处理。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述保护性气氛的形成步骤包括：先抽真空，再通入保护性气体。
优选地，所述抽真空后的绝对压力在10-3Pa以下，例如10-5Pa、5×10-5Pa、10-4Pa、5×10-4Pa或10-3Pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述保护性气体包括氩气或氮气。
优选地，所述氩气的纯度为99.999％。
本发明中，抽真空后通入保护性气体，使炉内压力先达到10～30MPa，形成保护性气氛。随后再进行下一步的升温操作，待温度稳定后调节压力至设定值。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述热等静压处理在热等静压炉中进行。
优选地，步骤(1)所述热等静压处理的温度为1170～1210℃，例如1170℃、1180℃、1190℃、1200℃或1210℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，热等静压处理的温度需进行控制。若温度过高，晶粒生长过快，影响组织结构；若温度过低，则达不到提高致密度的效果。
优选地，步骤(1)所述热等静压处理的升温速率为8～12℃/min，例如8℃/min、9℃/min、10℃/min、11℃/min或12℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述热等静压处理的压力为140～170MPa，例如140MPa、145MPa、150MPa、155MPa、160MPa、165MPa或170MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，热等静压处理的压力需进行控制。若压力过高，零件易变形；若压力过低，则难以提高致密度。
优选地，步骤(1)所述热等静压处理的保温时间为2～4h，例如2h、2.5h、3h、3.5h或4h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述一级冷却处理的降温速率为2～6℃/min，例如2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min或6℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述一级冷却处理降温至100℃以下，例如50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述真空条件为绝对压力在10-3Pa以下，例如10-5Pa、5×10-5Pa、10-4Pa、5×10-4Pa或10-3Pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述固溶处理和二级冷却处理的整个过程中绝对压力控制在4×10-3Pa以下，例如10-5Pa、5×10-5Pa、10-4Pa、5×10-4Pa、10-3Pa或4×10-3Pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，固溶处理和二级冷却处理的整个过程中绝对压力不宜过高。若绝对压力过高会导致冷却速率过快，零件易开裂。
优选地，步骤(2)所述固溶处理在真空热处理炉中进行。
优选地，步骤(2)所述固溶处理包括一次保温处理和二次保温处理。
优选地，所述一次保温处理的温度为900～1050℃，例如900℃、930℃、950℃、980℃、1020℃、1030℃、1040℃或1050℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，升温到所述一次保温处理温度的升温速率为8～12℃/min，例如8℃/min、9℃/min、10℃/min、11℃/min或12℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述一次保温处理的保温时间为5～30min，例如5min、10min、12min、14min、16min、18min、20min、24min、28min或30min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述二次保温处理的温度为1150～1230℃，例如1150℃、1165℃、1185℃、1195℃、1200℃、1210℃、1220℃或1230℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，升温到所述二次保温处理温度的升温速率为5～8℃/min，例如5℃/min、6℃/min、7℃/min或8℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述二次保温处理的保温时间为0.5～2h，例如0.5h、1h、1.5h或2h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述二级冷却处理的降温速率为2～6℃/min，例如2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min或6℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，依次进行一次保温处理和二次保温处理可防止因升温过快导致的冲温现象，同时提前均匀化组织，避免因成分偏析导致应力集中，减少在冷却过程中的变形。
优选地，步骤(2)所述二级冷却处理降温至400℃以下，例如300℃、320℃、340℃、360℃、380℃或400℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述三级冷却处理为风冷。
优选地，采用保护性气体进行风冷。
优选地，所述保护性气体为氩气或氮气。
优选地，所述氩气的纯度为99.999％。
优选地，步骤(2)所述三级冷却处理的过程中的绝对压力升至45～50kPa，例如45kPa、46kPa、47kPa、48kPa、49kPa或50kPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述三级冷却处理降温至80℃以下，例如40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，三级冷却处理的目的在于在不影响组织结构的前提下，尽可能快的进行冷却，提高生产效率。
本发明中，一级冷却处理为随炉冷却，二级冷却处理以及三级冷却处理的方式为控制冷却速率冷却。
作为本发明优选的技术方案，所述热处理方法包括以下步骤：
(1)采用压缩气体吹扫所述GH3536高温合金表面以及内腔清除粉末，然后将其用螺栓固定于钢板之上，放入热等静压炉中，抽真空至绝对压力在10-3Pa以下，通入保护性气体，并以8～12℃/min的速率升温至1170～1210℃，再调节绝对压力至140～170MPa，保温2～4h；然后以2～6℃/min的速率降温至100℃以下；
(2)将步骤(1)冷却后的GH3536高温合金放入真空热处理炉中，抽真空至绝对压力在10-3Pa以下，然后以8～12℃/min的速率升温至900～1050℃，保温5～20min，再以5～8℃/min的速率升温至1150～1230℃，保温0.5～2h；最后以5～50℃/min的速率降温至400℃以下，上述过程中控制绝对压力在4×10-3Pa以下；随后通入保护性气体进行风冷，风冷过程中使绝对压力升至45～50kPa，最终降温至80℃以下。
另一方面，本发明提供了一种采用上述热处理方法得到的增材制造用GH3536高温合金。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述热处理方法通过控制热处理过程中热等静压的气氛以及固溶处理和二级冷却的压力，提高了增材制造用GH3536高温合金的性能，使其性能接近锻件水平，20℃下的屈服强度Rp0.2均在318MPa以上，抗拉强度Rm均在715MPa以上，延伸率均在44％以上；900℃下的屈服强度Rp0.2均在171MPa以上，抗拉强度Rm均在220MPa以上，延伸率均在22％以上；
(2)本发明所述热处理方法工艺流程，生产效率高，具有较好的工业应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的经过热处理后的增材制造用GH3536高温合金的金相组织图。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法包括以下步骤：
(1)将GH3536高温合金在保护性气氛下进行热等静压处理，然后进行一级冷却处理；
(2)将步骤(1)冷却后的GH3536高温合金在真空条件下进行固溶处理和二级冷却处理，再进行三级冷却处理。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法包括以下步骤：
(1)采用压缩空气吹扫所述增材制造用GH3536高温合金表面以及内腔清除粉末，然后将其用螺栓固定于钢板之上，放入热等静压炉中，抽真空至绝对压力为10-3Pa，通入氩气，并以8℃/min的速率升温至1210℃，再调节绝对压力至160MPa，保温2h；然后以3℃/min的速率降温至100℃；
(2)将步骤(1)冷却后的增材制造用GH3536高温合金放入真空热处理炉中，抽真空至绝对压力为10-3Pa，然后以8℃/min的速率升温至1050℃，保温30min，再以5℃/min的速率升温至1150℃，保温0.5h；最后以5℃/min的速率降温至400℃，上述过程中控制绝对压力在4×10-3Pa以下；随后通入氩气进行风冷，风冷过程中使绝对压力升至45kPa，最终降温至80℃。
采用金相显微镜对本实施例经过热处理后的GH3536高温合金进行表征，其金相组织图如图1所示。由图1可知，采用上述热处理后的组织结构为等轴状晶粒，晶粒间存在一定量的碳化物析出。
实施例2：
本实施例提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法包括以下步骤：
(1)采用压缩氮气吹扫所述增材制造用GH3536高温合金表面以及内腔清除粉末，然后将其用螺栓固定于钢板之上，放入热等静压炉中，抽真空至绝对压力为10-4Pa，通入氩气，并以12℃/min的速率升温至1180℃，再调节绝对压力至170MPa，保温3h；然后以2℃/min的速率降温至90℃；
(2)将步骤(1)冷却后的增材制造用GH3536高温合金放入真空热处理炉中，抽真空至绝对压力为10-4Pa，然后以12℃/min的速率升温至1020℃，保温15min，再以8℃/min的速率升温至1220℃，保温1h；最后以10℃/min的速率降温至400℃，上述过程中控制绝对压力在4×10-3Pa以下；随后通入氩气进行风冷，风冷过程中使绝对压力升至50kPa，最终降温至70℃。
实施例3：
本实施例提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法包括以下步骤：
(1)采用压缩空气吹扫所述增材制造用GH3536高温合金表面以及内腔清除粉末，然后将其用螺栓固定于钢板之上，放入热等静压炉中，抽真空至绝对压力为10-4Pa，通入氩气，并以10℃/min的速率升温至1170℃，再调节绝对压力至140MPa，保温4h；然后以6℃/min的速率降温至95℃；
(2)将步骤(1)冷却后的增材制造用GH3536高温合金放入真空热处理炉中，抽真空至绝对压力为10-4Pa，然后以10℃/min的速率升温至900℃，保温5min，再以6℃/min的速率升温至1230℃，保温2h；最后以50℃/min的速率降温至400℃，上述过程中控制绝对压力在4×10-3Pa以下；随后通入氩气进行风冷，风冷过程中使绝对压力升至48kPa，最终降温至75℃。
实施例4：
本实施例提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法参照实施例3中的热处理方法，区别仅在于：步骤(1)中以10℃/min的速率升温至1120℃。
实施例5：
本实施例提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法参照实施例1中的热处理方法，区别仅在于：步骤(1)中以8℃/min的速率升温至1260℃。
实施例6：
本实施例提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法参照实施例3中的热处理方法，区别仅在于：步骤(1)中再调节绝对压力至110MPa。
实施例7：
本实施例提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法参照实施例2中的热处理方法，区别仅在于：步骤(1)中再调节绝对压力至200MPa。
实施例8：
本实施例提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法参照实施例1中的热处理方法，区别仅在于：步骤(2)中不进行一次保温处理，只进行二次保温处理，相应延长保温时间，即抽真空至绝对压力为10-3Pa，然后以5℃/min的速率升温至1150℃，保温1h。
对比例1：
本对比例提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法参照实施例1中的热处理方法，区别仅在于：步骤(1)中不通入氩气，而是通入空气。
对比例2：
本对比例提供了一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，所述热处理方法参照实施例1中的热处理方法，区别仅在于：步骤(2)整个过程在常压下进行。
对实施例1-8和对比例1-2经过热处理后的增材制造用GH3536高温合金的拉伸性能进行测定，其20℃和900℃下测定结果如表1所示。
表1实施例1-8和对比例1-2经过热处理后的增材制造用GH3536高温合金的性能测定结果
由表1可知，实施例1-3通过控制热处理过程中热等静压的气氛以及固溶处理和二级冷却的压力，提高了增材制造用GH3536高温合金硬度和强度，使其20℃下的屈服强度Rp0.2均在318MPa以上，抗拉强度Rm均在715MPa以上，延伸率均在44％以上；900℃下的屈服强度Rp0.2均在171MPa以上，抗拉强度Rm均在220MPa以上，延伸率均在22％以上。
实施例4-5中热处理后的GH3536高温合金在20℃下的拉伸性能以及900℃拉伸性能均较差，是热等静压处理温度过低或过高导致的。热等静压处理温度过低，使得组织未转变，达不到提高致密度的效果，导致其20℃下的塑形以及900℃下的屈服强度较差；热等静压处理温度过高，致使晶粒粗大，影响了组织的结构，导致其20℃下屈服强度和抗拉强度以及900℃下的屈服强度较差。
实施例6-7中热处理后的GH3536高温合金在20℃下的拉伸性能以及900℃拉伸性能均较差，是热等静压处理压力过低或过高导致的。热等静压处理压力过低，使得致密度未能得到显著提高，导致其20℃和900℃下的屈服强度较差；热等静压处理压力过高，导致零件变形严重。
实施例8中热处理后的GH3536高温合金在20℃下的拉伸性能以及900℃拉伸性能均较差，是因为固溶处理过程中，只进行了一次保温处理，导致未提前均匀化组织，元素存在偏析。
对比例1中对GH3536高温合金使用空气进行热等静压处理，导致合金严重氧化，降低了其屈服强度、抗拉强度以及塑性。
对比例2中对GH3536高温合金在常压下进行固溶处理，导致工件氧化，屈服强度、抗拉强度以及塑性均显著降低。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述热处理方法通过控制热处理过程中的工艺条件，提高了增材制造用GH3536高温合金的性能，使其性能接近锻件水平，20℃下的屈服强度Rp0.2均在318MPa以上，抗拉强度Rm均在715MPa以上，延伸率均在44％以上；900℃下的屈服强度Rp0.2均在171MPa以上，抗拉强度Rm均在220MPa以上，延伸率均在22％以上；本发明所述热处理方法工艺流程，生产效率高，具有较好的工业应用前景。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明操作的等效替换及辅助操作的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种增材制造用GH3536高温合金的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法包括以下步骤：
(1)将GH3536高温合金在保护性气氛下进行热等静压处理，然后进行一级冷却处理；
(2)将步骤(1)冷却后的GH3536高温合金在真空条件下进行固溶处理和二级冷却处理，再进行三级冷却处理。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，步骤(1)所述GH3536高温合金进行热等静压处理前，先进行预处理；
优选地，所述预处理包括吹扫所述GH3536高温合金表面以及内腔的粉末；
优选地，所述吹扫采用压缩气体进行。
3.根据权利要求1或2所述的热处理方法，其特征在于，步骤(1)进行所述热等静压处理前，将所述GH3536高温合金固定于钢板上；
优选地，所述GH3536高温合金采用螺栓进行固定。
4.根据权利要求1-3任一项所述的热处理方法，其特征在于，步骤(1)所述保护性气氛的形成步骤包括：先抽真空，再通入保护性气体；
优选地，所述抽真空后的绝对压力在10-3Pa以下；
优选地，所述保护性气体包括氩气或氮气；
优选地，所述氩气的纯度为99.999％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的热处理方法，其特征在于，步骤(1)所述热等静压处理在热等静压炉中进行；
优选地，步骤(1)所述热等静压处理的温度为1170～1210℃；
优选地，步骤(1)所述热等静压处理的升温速率为8～12℃/min；
优选地，步骤(1)所述热等静压处理的压力为140～170MPa；
优选地，步骤(1)所述热等静压处理的保温时间为2～4h；
优选地，步骤(1)所述一级冷却处理的降温速率为2～6℃/min；
优选地，步骤(1)所述一级冷却处理降温至100℃以下。
6.根据权利要求1-5任一项所述的热处理方法，其特征在于，步骤(2)所述真空条件为绝对压力在10-3Pa以下；
优选地，步骤(2)所述固溶处理和二级冷却处理的整个过程中绝对压力控制在4×10- 3Pa以下；
优选地，步骤(2)所述固溶处理在真空热处理炉中进行；
优选地，步骤(2)所述固溶处理包括一次保温处理和二次保温处理；
优选地，所述一次保温处理的温度为900～1050℃；
优选地，升温到所述一次保温处理温度的升温速率为8～12℃/min；
优选地，所述一次保温处理的保温时间为5～30min；
优选地，所述二次保温处理的温度为1150～1230℃；
优选地，升温到所述二次保温处理温度的升温速率为5～8℃/min；
优选地，所述二次保温处理的保温时间为0.5～2h。
7.根据权利要求1-6任一项所述的热处理方法，其特征在于，步骤(2)所述二级冷却处理的降温速率为5～50℃/min；
优选地，步骤(2)所述二级冷却处理降温至400℃以下。
8.根据权利要求1-7任一项所述的热处理方法，其特征在于，步骤(2)所述三级冷却处理为风冷；
优选地，采用保护性气体进行风冷；
优选地，所述保护性气体为氩气或氮气；
优选地，所述氩气的纯度为99.999％；
优选地，步骤(2)所述三级冷却处理的过程中的绝对压力升至45～50kPa；
优选地，步骤(2)所述三级冷却处理降温至80℃以下。
9.根据权利要求1-8任一项所述的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法包括以下步骤：
(1)采用压缩气体吹扫所述GH3536高温合金表面以及内腔清除粉末，然后将其用螺栓固定于钢板之上，放入热等静压炉中，抽真空至绝对压力在10-3Pa以下，通入保护性气体，并以8～12℃/min的速率升温至1170～1210℃，再调节绝对压力至140～170MPa，保温2～4h；然后以2～6℃/min的速率降温至100℃以下；
(2)将步骤(1)冷却后的GH3536高温合金放入真空热处理炉中，抽真空至绝对压力在10-3Pa以下，然后以8～12℃/min的速率升温至900～1050℃，保温5～30min，再以5～8℃/min的速率升温至1150～1230℃，保温0.5～2h；最后以5～50℃/min的速率降温至400℃以下，上述过程中控制绝对压力在4×10-3Pa以下；随后通入保护性气体进行风冷，风冷过程中使绝对压力升至45～50kPa，最终降温至80℃以下。
10.一种权利要求1-9任一项所述的热处理方法得到的增材制造用GH3536高温合金。
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|---|---|
| CN (1) | CN113042755A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113528992A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-22 | 天津大学 | 优化增材制造gh3536镍基高温合金力学性能的热处理方法 |
| CN113927044A (zh) * | 2021-09-24 | 2022-01-14 | 南昌航空大学 | 一种激光增材制造高温合金的固溶处理方法 |
| CN114309657A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | Slm成形的gh3536高温合金材料的热处理方法及其应用 |
| CN115846689A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-03-28 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种激光粉末床熔融gh3230合金的固溶处理方法及gh3230合金 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102409276A (zh) * | 2011-11-16 | 2012-04-11 | 钢铁研究总院 | 一种消除粉末冶金高温合金中原始颗粒边界的方法 |
| CN105385973A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-03-09 | 钢铁研究总院 | 一种镍基高温合金的热处理工艺 |
| US20180002795A1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | United Technologies Corporation | Metallurgical process and article with nickel-chromium superalloy |
| CN110923491A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-27 | 安徽省沃尔森特种金属材料制备有限公司 | 一种石墨烯增强的高温合金的制备方法 |
| CN111390180A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-10 | 南京国重新金属材料研究院有限公司 | 一种提高由激光选区熔化技术制造的gh3536合金的持久性能的方法 |
| CN111922347A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-13 | 飞而康快速制造科技有限责任公司 | 一种3d打印铝合金的热处理方法 |
-
2021
- 2021-03-12 CN CN202110272029.5A patent/CN113042755A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102409276A (zh) * | 2011-11-16 | 2012-04-11 | 钢铁研究总院 | 一种消除粉末冶金高温合金中原始颗粒边界的方法 |
| CN105385973A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-03-09 | 钢铁研究总院 | 一种镍基高温合金的热处理工艺 |
| US20180002795A1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | United Technologies Corporation | Metallurgical process and article with nickel-chromium superalloy |
| CN110923491A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-27 | 安徽省沃尔森特种金属材料制备有限公司 | 一种石墨烯增强的高温合金的制备方法 |
| CN111390180A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-10 | 南京国重新金属材料研究院有限公司 | 一种提高由激光选区熔化技术制造的gh3536合金的持久性能的方法 |
| CN111922347A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-13 | 飞而康快速制造科技有限责任公司 | 一种3d打印铝合金的热处理方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113528992A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-22 | 天津大学 | 优化增材制造gh3536镍基高温合金力学性能的热处理方法 |
| CN113528992B (zh) * | 2021-07-08 | 2022-03-04 | 天津大学 | 优化增材制造gh3536镍基高温合金力学性能的热处理方法 |
| CN113927044A (zh) * | 2021-09-24 | 2022-01-14 | 南昌航空大学 | 一种激光增材制造高温合金的固溶处理方法 |
| CN113927044B (zh) * | 2021-09-24 | 2023-11-03 | 南昌航空大学 | 一种激光增材制造高温合金的固溶处理方法 |
| CN114309657A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | Slm成形的gh3536高温合金材料的热处理方法及其应用 |
| CN114309657B (zh) * | 2021-12-28 | 2023-08-15 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | Slm成形的gh3536高温合金材料的热处理方法及其应用 |
| CN115846689A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-03-28 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种激光粉末床熔融gh3230合金的固溶处理方法及gh3230合金 |
| CN115846689B (zh) * | 2022-11-15 | 2023-08-18 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种激光粉末床熔融gh3230合金的固溶处理方法及gh3230合金 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210629 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |