CN113059189A - 一种gh4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺，涉及合金热处理技术领域。所述GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺主要包括固溶处理和时效处理。本发明克服了现有技术的不足，通过优化固溶处理和时效处理工艺组合，使GH4099合金激光选区熔化成形零件900℃高温拉伸的抗拉强度﹥295MPa、延伸率﹥23％，同时通过适当延长时效处理时间，GH4099合金激光选区熔化成形零件900℃高温拉伸的延伸率能得到明显改善。

Description

一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺
技术领域
本发明涉及合金热处理技术领域，具体涉及一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺。
背景技术
GH4099合金是一种组织稳定，具有较好的高温力学性能的合金材料，GH4099合金长时工作温度为900℃，最高使用温度可达1000℃，适合于制造航空航天发动机的燃烧室、叶片等高温工作的部件。
GH4099合金零件传统成形方法主要是铸造、锻造和机械加工，但采用传统的加工方法无法实现某些复杂内流道和异形曲面结构的制造，而且会造成材料的大量浪费。
激光选区熔化技术是增材制造技术(又称3D打印技术)的一种，该技术选用激光作为能量源，按照三维CAD切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描，扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，最终获得模型所设计的金属零件。该技术最突出的优点是无需任何模具就能从计算机图形数据中生成任何形状的零件，不仅节约材料，而且成形精度高，能完成具有复杂内流道和异形曲面结构零件的制造，是精密金属零件增材制造技术的首选。
GH4099合金通过适当的热处理工艺可以优化合金的组织，改善其力学性能。目前，GH4099合金锻件的热处理工艺已有了系统研究，但GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺未见报道。激光选区熔化技术与传统锻造成形工艺有很大差别，成形工艺不同导致合金组织不同，进而导致激光选区熔化成形零件的热处理工艺有别于锻件。因此，急需提出GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺，来推广该材料的工业应用。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺，提高了GH4099合金零件的综合性能。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺，所述GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺包括以下步骤：
(1)固溶处理：将采用激光选区熔化成形技术制备出的GH4099合金零件放置于真空热处理炉内，并将炉温升温至1050-1130℃的固溶温度后进行保温处理0.5-2h，后向真空炉中通入氩气冷却；
(2)时效处理：将上述固溶处理完成的GH4099合金零件再放入真空热处理炉中，将炉温升温至850-950℃的时效温度后进行保温4-24h，然后冷却得热处理零件。
优选的，所述步骤(1)和步骤(2)中真空热处理炉内加热前需对其进行抽真空处理，且真空度设置为＜10-2Pa。
优选的，所述步骤(1)和步骤(2)中达到固溶温度和时效温度时，炉温波动控制在±5℃范围内。
优选的，所述步骤(1)中炉温升温的方式为以5-10℃/min的速率进行升温。
优选的，所述步骤(1)中充氩气冷却的方式为固溶保温结束与向真空热处理炉内充气时间间隔＜3s，气冷压力≥1.5Bar，充气到气冷压力时间＜1min。
优选的，所述步骤(2)中炉温升温的方式为以5-10℃/min的速率进行升温。
优选的，所述步骤(2)中的冷却方式为氩气冷却或随炉冷却。
本发明提供一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺，与现有技术相比优点在于：
通过优化固溶处理和时效处理工艺组合，使原始GH4099合金激光选区熔化成形零件的室温抗拉强度和900℃拉伸延伸率大幅提高，同时通过适当延长时效处理时间，GH4099合金激光选区熔化成形零件的900℃拉伸延伸率能得到明显提高。
附图说明
图1：本发明热处理工艺曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
GH4099合金激光选区熔化成形零件热处理工艺：
(1)将GH4099合金激光选区熔化成形零件放置于真空热处理炉内，后将真空炉抽真空至真空度＜10-2Pa，后采用10℃/min的升温速度升温至1120℃的固溶温度，保温1h，在保温结束后时间间隔＜3s向炉内充入氩气，使气冷压力≥1.5Bar，充气到气冷压力时间＜1min；
(2)将上述固溶后的合金置于真空热处理炉抽真空至真空度＜10-2Pa，后采用10℃/min的升温速度升温至900℃的时效温度，保温5h，后随炉冷却。
GH4099合金激光选区熔化成形零件1120℃固溶1h+900℃时效5h后的900℃高温拉伸性能：抗拉强度330-430MPa，延伸率25-35％。
实施例2：
GH4099合金激光选区熔化成形零件热处理工艺：
(1)将GH4099合金激光选区熔化成形零件放置于真空热处理炉内，后将真空炉抽真空至真空度＜10-2Pa，后采用10℃/min的升温速度升温至1120℃的固溶温度，保温2h，在保温结束后时间间隔＜3s向炉内充入氩气，使气冷压力≥1.5Bar，充气到气冷压力时间＜1min；
(2)将上述固溶后的合金置于真空热处理炉抽真空至真空度＜10-2Pa，后采用10℃/min的升温速度升温至900℃的时效温度，保温5h，后随炉冷却。
GH4099合金激光选区熔化成形零件1120℃固溶2h+900℃时效5h后的900℃高温拉伸性能：抗拉强度370-460MPa，延伸率23-30％。
实施例3：
GH4099合金激光选区熔化成形零件热处理工艺：
(1)将GH4099合金激光选区熔化成形零件放置于真空热处理炉内，后将真空炉抽真空至真空度＜10-2Pa，后采用10℃/min的升温速度升温至1120℃的固溶温度，保温1h，在保温结束后时间间隔＜3s向炉内充入氩气，使气冷压力≥1.5Bar，充气到气冷压力时间＜1min；
(2)将上述固溶后的合金置于真空热处理炉抽真空至真空度＜10-2Pa，后采用10℃/min的升温速度升温至950℃的时效温度，保温16h，后随炉冷却。
GH4099合金激光选区熔化成形零件1120℃固溶1h+950℃时效16h后的900℃高温拉伸性能：抗拉强度300-390MPa，延伸率30-45％。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺，其特征在于：所述GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺包括以下步骤：
(1)固溶处理：将采用激光选区熔化成形技术制备出的GH4099合金零件放置于真空热处理炉内，并将炉温升温至1050-1130℃的固溶温度后进行保温处理0.5-2h，后向真空炉中通入氩气冷却；
(2)时效处理：将上述固溶处理完成的GH4099合金零件再放入真空热处理炉中，将炉温升温至850-950℃的时效温度后进行保温4-24h，然后冷却得热处理零件。
2.根据权利要求1所述的一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)中真空热处理炉内加热前需对其进行抽真空处理，且真空度设置为＜10-2Pa。
3.根据权利要求1所述的一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)中达到固溶温度和时效温度时，炉温波动控制在±5℃范围内。
4.根据权利要求1所述的一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)中炉温升温的方式为以5-10℃/min的速率进行升温。
5.根据权利要求1所述的一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)中充氩气冷却的方式为固溶保温结束与向真空热处理炉内充气时间间隔＜3s，气冷压力≥1.5Bar，充气到气冷压力时间＜1min。
6.根据权利要求1所述的一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)中炉温升温的方式为以5-10℃/min的速率进行升温。
7.根据权利要求1所述的一种GH4099合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)中的冷却方式为氩气冷却或随炉冷却。
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