RU2567968C2 - Способ изготовления никелевых суперсплавов типа inconel 718 - Google Patents
Способ изготовления никелевых суперсплавов типа inconel 718 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2567968C2 RU2567968C2 RU2012128876/02A RU2012128876A RU2567968C2 RU 2567968 C2 RU2567968 C2 RU 2567968C2 RU 2012128876/02 A RU2012128876/02 A RU 2012128876/02A RU 2012128876 A RU2012128876 A RU 2012128876A RU 2567968 C2 RU2567968 C2 RU 2567968C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- superalloy
- grains
- temperature
- forging
- nickel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/056—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Forging (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу изготовления никелевого суперсплава типа INCONEL 718. При изготовлении никелевого суперсплава типа INCONEL 718 последний этап ковки осуществляют при температуре Т ниже, чем температура δ-растворимости, с обеспечением во всех точках М в никелевом суперсплаве локальной степени D деформации, которая не меньше, чем минимальная величина Dm, обеспечивающая рекристаллизацию разорванных зерен в мелкие зерна. Затем проводят закалку. После закалки суперсплав, при необходимости, подвергают термообработке при температуре не выше чем 750°С. Увеличиваются значения долговечности и предела упругости сплава. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу изготовления никелевых суперсплавов типа INCONEL 718.
Суперсплав на основе никеля INCONEL 718 (NC19FeNb) широко используется для изготовления деталей для высокотехнологичного применения, в частности, в авиации для вращающихся деталей турбинных двигателей, кожухов и колец. Механические характеристики, которые имеют эти детали при использовании, зависят как от собственных характеристик сплава (химического состава) детали, так и от микроструктуры детали, в частности, от размера ее зерна. В частности, размер зерна влияет на характеристики, касающиеся малоцикловой усталости, прочности на растяжение и ползучести. Микроструктура, в которой зерна являются мелкими (например, имеющая размер зерна, лежащий, по существу, в диапазоне от 5 микрометров (мкм) до 20 мкм), позволяет достичь лучших свойств с точки зрения усталости и прочности на растяжение, в это же время также обеспечивая хорошие характеристики в части ползучести.
В настоящее время измельчение зерна достигается посредством применения к детали схем обработки с термообработкой и ковкой, которые служат для формирования механизмов для рекристаллизации зерен.
Тем не менее, при использовании настоящих схем обработки в деталях из никелевых суперсплавов часто наблюдаются зоны укрупнения зерен, то есть зоны, имеющие зерна с размером, который значительно больше, чем размер мелких зерен. Такие зоны нежелательны, поскольку они вызывают ухудшение механических свойств деталей.
Эти крупнозернистые зоны появляются даже тогда, когда схемы обработки содержат операции ковки, проводимые ниже температуры растворимости δ-фазы (температуры, при которой включения дельта- фазы переходят в раствор, далее δ-растворимость), даже несмотря на то, что такие операции имеют репутацию не оказывающих влияния на конечную микроструктуру сплава, поскольку теоретически предполагается, что они гарантируют отсутствие роста зерна.
Целью изобретения является предложение способа изготовления, который позволяет ограничить появление крупных зерен во время изготовления детали.
Эта цель достигается тем, что последний этап ковки, которой подвергается упомянутый никелевый сверхпрочный сплав, проводят так, что он осуществляется при температуре Т ниже, чем температура δ-растворимости, причем во всех точках М в никелевом суперсплаве локальная степень D деформации не меньше, чем минимальная величина Dm, причем локальная степень D деформации определена как
где δi - исходное расстояние между точкой М и точкой М', соседней с точкой М, и δf - расстояние между точками М и М' после ковки, при этом упомянутый никелевый суперсплав после упомянутого резкого охлаждения не подвергается какой-либо термообработке при температуре выше, чем пороговая температура TS, равная 750°С.
Посредством этих условий любые крупные зерна, все еще присутствующие в суперсплаве, преобразуются обратно в мелкие зерна, и в суперсплаве не образуются новые крупные зерна.
Преимущественно никелевый суперсплав также подвергается отпуску сразу после резкого охлаждения (закалки), следующего за последним этапом ковки.
Таким образом, свойства вязкости суперсплава улучшаются, тогда как другие его механические свойства не уменьшаются значительно. Операция отпуска происходит при температуре, которая является достаточно низкой для исключения повторного формирования крупных зерен в суперсплаве.
Изобретение может быть лучше понято, и его преимущества станут более ясными из последующего подробного описания варианта осуществления, показанного в качестве неограничивающего примера. Описание ссылается на прилагаемые чертежи, в которых:
фиг.1 представляет собой диаграмму, на которой показан способ изготовления согласно изобретению; и
фиг.2 представляет собой диаграмму, на которой показан пример способа изготовления согласно изобретению.
В настоящем изобретении рассмотрены никелевые суперсплавы типа INCONEL 718.
В способе согласно изобретению исходная заготовка (биллет) уже была подвержена термомеханической обработке для придания заготовке структуры и формы, которые соответствуют техническим условиям.
При исследовании никелевых суперсплавов предшествующего уровня техники, в которых микроструктура имеет крупные зерна, авторы настоящего изобретения обнаружили, что эти крупные зерна бывают двух разных типов.
Таким образом, сделано различие между, во-первых, крупными равноосными зернами, которые являются результатом статического увеличения мелких зерен, например, из-за того, что сплав выдерживается при температуре выше, чем температура δ-растворимости. Такое увеличение может быть исключено посредством осуществления операций ковки в схеме обработки сплава при температурах ниже, чем температура δ-растворимости.
Неожиданно изобретатели в сплаве увидели также «взорванные» или «разорванные» крупные зерна с очертаниями, являющимися очень неправильными. Предполагается, что эти зерна в целом образуются при температурах ниже, чем температура δ-растворимости, и что, когда деформация осуществляется при температурах ниже, чем температура δ-растворимости (например, ниже чем 1000°С), именно энергия, сохраняющаяся в результате наклепа во время предшествующей операции ковки, вызывает это «разрывание» зерен. Эта сохраняющаяся энергия затем «релаксирует» в форме ранней и неконтролируемой миграции границ зерен, посредством этого образуя упомянутые «разорванные» зерна.
Согласно изобретению и как изображено на фиг.1, обеспечено то, что в схеме обработки при ковке, которой подвергается суперсплав, последний этап ковки (обозначенный цифрой 1 на фиг.1) происходит при температуре Т, которая ниже чем температура δ-растворимости, а также то, что во всех точках М в никелевом суперсплаве локальная степень D деформации не меньше чем минимальная величина Dm.
Локальная степень D деформации характеризует локальную деформацию в точке М материала. Она определяется уравнением
где δi - исходное расстояние между точкой М и точкой М', соседней с точкой М, и δf - расстояние между точками М и М' после ковки.
Осуществление этого последнего этапа ковки при температуре Т ниже, чем температура δ-растворимости, позволяет исключить образования крупных равноосных зерен.
К тому же, условие, что локальная степень D деформации не меньше, чем минимальная величина Dm, в области сверхпрочного сплава позволяет «разорванным» зернам рекристаллизоваться в мелкие зерна в этой области. Во время этапа ковки и в зависимости от конечной формы, приданной детали, некоторые области детали могут быть подвержены большим величинам деформации, чем другие области. Факт того, что упомянутое выше условие, касающееся локальной степени D деформации, действительно во всех точках М в суперсплаве, позволяет гарантировать, что «разорванные» зерна рекристаллизируются в мелкие зерна во всем объеме суперсплава.
Например, минимальная величина Dm может быть равна 0,7.
В качестве альтернативы, минимальная величина Dm может быть равна 0,8 или 0,9.
После этой ковки сверхпрочный сплав подвергается резкому охлаждению (закалке) от температуры Т ковки до температуры ТА окружающей среды.
Преимущественно резкое охлаждение осуществляется со скоростью примерно 15 градусов Цельсия в минуту (°С/мин), поскольку испытания, осуществленные авторами настоящего изобретения, показали, что механические характеристики наилучшим образом оптимизированы при охлаждении с этой скоростью. Охлаждение (закалка) предпочтительно выполняется с водой.
К тому же, после этого резкого охлаждения, следующего за конечным этапом ковки, суперсплав не подвергается какой-либо термообработке при температуре выше, чем пороговая температура TS, равная 750°С.
Термообработка при температуре выше, чем пороговая температура TS, вероятно, образует «разорванные» зерна в суперсплаве.
В частности, суперсплав не подвергается отжигу с гомогенизацией, так как он происходит при температуре выше, чем пороговая температура TS.
Наоборот, суперсплав может быть подвергнут непосредственно отпуску (этап, обозначенный цифрой 2 на фиг.1) после резкого охлаждения, следующего за последним этапом ковки.
Например, суперсплав может быть нагрет до температуры 720°С на 8 часов и затем охлажден до температуры 620°С на 8 часов перед охлаждением до температуры окружающей среды. Эта ситуация показана на фиг.2.
Перед последним этапом ковки согласно изобретению суперсплав мог быть подвергнут не одному другому, одному другому или нескольким другим этапам ковки, причем каждый, несколько, один или ни один из этих этапов осуществляются при температуре ковки выше, чем температура δ-растворимости.
Преимущественно все этапы ковки, предшествующие последнему этапу ковки, осуществляются при температурах ниже, чем температура δ-растворимости.
Авторами настоящего изобретения были осуществлены цифровые моделирования, и они показывают, что в конце способа согласно изобретению размер зерен на самом деле уменьшен.
Например, в конце способа согласно изобретению размер всех зерен суперсплава может лежать в диапазоне от 5 мкм до 30 мкм.
Преимущественно в конце способа согласно изобретению размер всех зерен сверхпрочного сплава может лежать в диапазоне от 5 мкм до 20 мкм. Этот мелкий средний размер зерна образует суперсплав, имеющий дополнительно улучшенные усталостную долговечность и предел упругости.
Claims (6)
1. Способ изготовления никелевого суперсплава типа INCONEL 718, содержащий последний этап ковки, который осуществляют при температуре Т ниже, чем температура δ-растворимости, и так, чтобы во всех точках М в никелевом суперсплаве локальная степень D деформации составляла не меньше, чем минимальная величина Dm, которая обеспечивает рекристаллизацию разорванных зерен в мелкие зерна, и этап закалки, причем упомянутый никелевый суперсплав после упомянутой закалки, при необходимости, подвергают термообработке при температуре не выше чем 750°С.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что минимальная величина Dm локальной степени деформации равна 0,7.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что упомянутый никелевый суперсплав подвергают отпуску сразу после закалки, следующей за упомянутым этапом ковки.
4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что все этапы ковки, предшествующие последнему этапу ковки, осуществляют при температурах ниже, чем температура δ-растворимости.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по завершении упомянутых этапов размер всех зерен упомянутого суперсплава лежит в диапазоне от 5 мкм до 30 мкм.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что по завершении упомянутых этапов размер всех зерен упомянутого суперсплава лежит в диапазоне от 5 мкм до 20 мкм.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0958815 | 2009-12-10 | ||
FR0958815A FR2953860B1 (fr) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Procede de fabrication de superaillages de nickel de type inconel 718 |
PCT/FR2010/052658 WO2011070302A1 (fr) | 2009-12-10 | 2010-12-09 | Procede de fabrication de superalliages de nickel de type inconel 718 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012128876A RU2012128876A (ru) | 2014-01-20 |
RU2567968C2 true RU2567968C2 (ru) | 2015-11-10 |
Family
ID=42313893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012128876/02A RU2567968C2 (ru) | 2009-12-10 | 2010-12-09 | Способ изготовления никелевых суперсплавов типа inconel 718 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120247626A1 (ru) |
EP (1) | EP2510131B1 (ru) |
JP (1) | JP5951499B2 (ru) |
CN (1) | CN102652179B (ru) |
BR (1) | BR112012013752A2 (ru) |
CA (1) | CA2782460A1 (ru) |
FR (1) | FR2953860B1 (ru) |
RU (1) | RU2567968C2 (ru) |
WO (1) | WO2011070302A1 (ru) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9310081B2 (en) | 2012-05-14 | 2016-04-12 | Delavan Inc. | Methods of fabricating fuel injectors using laser additive deposition |
CN106536781B (zh) | 2014-07-23 | 2018-04-13 | 株式会社Ihi | Ni合金零件的制造方法 |
CN104625607B (zh) * | 2014-12-09 | 2017-07-14 | 抚顺特殊钢股份有限公司 | 闪光焊环用inco718型材制造方法 |
US10077714B2 (en) | 2015-11-06 | 2018-09-18 | Rolls-Royce Plc | Repairable fuel injector |
CN111118423B (zh) * | 2019-11-27 | 2020-12-15 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | 一种gh4282镍基高温合金棒材及其制备方法 |
CN115323298B (zh) * | 2022-08-11 | 2023-03-03 | 江苏大学 | 一种镍基高温合金锻造过程的物理模拟方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2089069A5 (ru) * | 1970-05-18 | 1972-01-07 | United Aircraft Corp | |
RU2133784C1 (ru) * | 1996-02-29 | 1999-07-27 | Сосьете Насьональ Д'Этюд э де Констрюксьон де Мотер Д'Авиасьон "СНЕКМА" | Способ термообработки суперсплава на основе никеля |
RU2289637C2 (ru) * | 2002-05-13 | 2006-12-20 | Эй Ти Ай Пропертиз, Инк. | Сплав на основе никеля |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3369627B2 (ja) * | 1993-04-08 | 2003-01-20 | 日立金属株式会社 | 微細結晶粒超耐熱合金部材の製造方法 |
JPH08311626A (ja) * | 1995-05-17 | 1996-11-26 | Japan Steel Works Ltd:The | 超合金材の製造方法 |
JP3909406B2 (ja) * | 2002-02-06 | 2007-04-25 | 大同特殊鋼株式会社 | Ni基合金材の製造方法 |
US7531054B2 (en) * | 2005-08-24 | 2009-05-12 | Ati Properties, Inc. | Nickel alloy and method including direct aging |
FR2937654A1 (fr) * | 2008-10-28 | 2010-04-30 | Snecma | Procede de traitement de pieces metalliques pour en ameliorer la tenue en fatigue |
-
2009
- 2009-12-10 FR FR0958815A patent/FR2953860B1/fr active Active
-
2010
- 2010-12-09 BR BR112012013752A patent/BR112012013752A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2010-12-09 EP EP10801646.0A patent/EP2510131B1/fr active Active
- 2010-12-09 CN CN201080056172.0A patent/CN102652179B/zh active Active
- 2010-12-09 RU RU2012128876/02A patent/RU2567968C2/ru active
- 2010-12-09 WO PCT/FR2010/052658 patent/WO2011070302A1/fr active Application Filing
- 2010-12-09 CA CA2782460A patent/CA2782460A1/fr active Pending
- 2010-12-09 JP JP2012542604A patent/JP5951499B2/ja active Active
- 2010-12-09 US US13/514,891 patent/US20120247626A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2089069A5 (ru) * | 1970-05-18 | 1972-01-07 | United Aircraft Corp | |
RU2133784C1 (ru) * | 1996-02-29 | 1999-07-27 | Сосьете Насьональ Д'Этюд э де Констрюксьон де Мотер Д'Авиасьон "СНЕКМА" | Способ термообработки суперсплава на основе никеля |
RU2289637C2 (ru) * | 2002-05-13 | 2006-12-20 | Эй Ти Ай Пропертиз, Инк. | Сплав на основе никеля |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Kennedy R.L., ALLVAC 718PLUS, Superalloy for the nest forty years, Superalloy 718, 625, 706 and Derivaties 2005, c.1-14 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012128876A (ru) | 2014-01-20 |
WO2011070302A1 (fr) | 2011-06-16 |
FR2953860A1 (fr) | 2011-06-17 |
CA2782460A1 (fr) | 2011-06-16 |
FR2953860B1 (fr) | 2015-05-15 |
CN102652179A (zh) | 2012-08-29 |
US20120247626A1 (en) | 2012-10-04 |
JP5951499B2 (ja) | 2016-07-13 |
BR112012013752A2 (pt) | 2016-03-15 |
JP2013513728A (ja) | 2013-04-22 |
EP2510131B1 (fr) | 2021-03-24 |
EP2510131A1 (fr) | 2012-10-17 |
CN102652179B (zh) | 2015-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2567968C2 (ru) | Способ изготовления никелевых суперсплавов типа inconel 718 | |
JP4995570B2 (ja) | ニッケル基合金及びニッケル基合金の熱処理法 | |
JP6057363B1 (ja) | Ni基超耐熱合金の製造方法 | |
JP5299610B2 (ja) | Ni−Cr−Fe三元系合金材の製造方法 | |
JP5787643B2 (ja) | ニッケル基超合金から成る単結晶部品の製造方法 | |
KR101687320B1 (ko) | Ni기 단결정 초합금 | |
JP5235383B2 (ja) | Ni基単結晶合金及び鋳物 | |
JP6315319B2 (ja) | Fe−Ni基超耐熱合金の製造方法 | |
CN107794471B (zh) | 使用Laves相析出在IN706中的晶粒细化 | |
US10107112B2 (en) | Method for producing forged components from a TiAl alloy and component produced thereby | |
US9994934B2 (en) | Creep-resistant TiA1 alloy | |
JP2012503098A (ja) | 初期β鍛造によってチタン部品を製造する方法 | |
JP6358503B2 (ja) | 消耗電極の製造方法 | |
JP6718219B2 (ja) | 耐熱性アルミニウム合金材の製造方法 | |
JPH11246924A (ja) | Ni基単結晶超合金、その製造方法およびガスタービン部品 | |
JP2015193910A (ja) | TiAl系耐熱部材 | |
US8906174B2 (en) | Ni-base alloy and method of producing the same | |
JP2000063969A (ja) | Ni基超合金、その製造方法およびガスタービン部品 | |
JP2010163659A (ja) | Ni基単結晶超合金 | |
US8696980B2 (en) | Nickel-base superalloy with improved degradation behavior | |
JP2013133505A (ja) | ニッケル基単結晶超合金熱処理方法及びニッケル基単結晶超合金 | |
KR102047326B1 (ko) | 결정립계 계면 특성이 우수한 니오븀 함유 니켈기 초내열합금의 열처리 방법 및 이에 의해 열처리된 니켈기 초내열합금 | |
CN108251774B (zh) | 一种Mg-Al-Ca系耐热镁合金的热处理方法 | |
JP2010018850A (ja) | 部分改質アルミニウム合金部材及びその製造方法 | |
KR101626913B1 (ko) | 우수한 크리프 특성을 위한 텅스텐 함유 내열합금의 열기계적 가공방법 및 그에 의한 합금 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |