激光选区熔化成形GH3230的热处理方法与流程

专利检索2026-08-24  19


本发明属于增材制造热处理,涉及一种激光选区熔化成形gh3230的热处理方法,尤其是一种消除各向异性获取无裂纹激光选区熔化成形gh3230的热处理方法。


背景技术:

1、gh3230是一种以cr、mo、w、c为主要强化元素的固溶强化与碳化物复合强化型镍基高温合金,组织稳定,具有优异的高温力学性能和使役性能,被广泛应用于导弹发动机燃烧室等核心复杂部件的制造。

2、为了保证gh3230的高温使役性能,合金中添加了大量的w、mo、c等元素,通过w、mo等高熔点合金元素固溶强化和碳化物析出强化实现gh3230合金的复合强化。然而,高熔点合金元素极易在晶界和枝晶间偏聚形成低熔点共晶,低熔点共晶是典型的脆性相,在内应力和循环热应力的作用下极易开裂形成裂纹。同时,由于gh3230中c元素较高,热处理制度不当时极易在晶界和枝晶间析出大量长条状碳化物,该碳化物尺寸过大构成碳化物膜包覆整个晶界,显著降低晶界强度并提升晶界脆性,裂纹容易在此处萌生并沿晶界扩展。降低w、mo、c等元素含量可有效减少裂纹,但是由于强化机制减弱,合金力学性能大幅度下降。

3、由增材制造特性决定,零件各向异性明显,零件横向力学与纵向力学性能差异较大。而裂纹的存在使得零件力学性能急剧降低,无法满足导弹发动机的使用要求。因此,急需一种适合于gh3230合金的热处理工艺来消除裂纹,降低材料的各向异性。


技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、为此,本发明提供了一种激光选区熔化成形gh3230的热处理方法。

3、本发明的技术解决方案如下:

4、根据一方面,提供一种激光选区熔化成形gh3230的热处理方法,该热处理方法由以下步骤组成:

5、步骤1、将激光选区熔化成形的gh3230金相试样进行热等静压处理,热等静压处理温度为1170-1240℃,压力为150-190mpa,保温时间为1.5-4h,保温结束后随炉冷却;

6、步骤2、将热等静压处理后的gh3230金相试样进行固溶处理,固溶处理温度为1170-1240℃,保温时间为0.8-2h,保温结束后快速冷却。

7、进一步地,所述热等静压处理是在热等静压炉内进行;所述固溶处理是在真空热处理炉内进行。

8、进一步地,所述步骤1中,采用随炉冷却的方式冷却至80℃以下。

9、进一步地,所述步骤2中,采用充氩气快速冷却的方式冷却至80℃以下。

10、进一步地,所述步骤1的炉温在冷却时,冷却速度控制在5-10℃/min。

11、进一步地,所述步骤2的炉温在冷却时,冷却速度控制在15-20℃/min。

12、进一步地,所述步骤1和步骤2中的热等静压温度和固溶温度,炉温波动均应控制在±10℃以内,压力波动控制在±5mpa以内。

13、进一步地,所述步骤1中炉温在升温时,升温速度控制在5-10℃/min。

14、进一步地,所述步骤2中炉温在升温时,升温速度控制在3-5℃/min。

15、根据另一方面,提供一种采用上述热处理方法得到的激光选区熔化成形gh3230合金。

16、上述技术方案针对激光选区熔化成形gh3230金相试样,采用仅由热等静压+固溶处理组成的热处理步骤,并对热等静压和固溶处理中的工艺参数进行优化设计(特定的处理温度、压力、保温时间以及冷却方式相配合,尤其是随炉冷却+快速冷却相结合),由此使得小尺寸碳化物断续的分布于晶界和枝晶间,对位错运动形成一种强烈的障碍,同时,晶内析出小尺寸碳化物起到位错钉扎的作用,可以有效阻止裂纹的形成与扩展。本发明热处理工艺能够使得gh3230内金相试样内部的微裂纹全部弥合,900℃力学性能大幅度提升,通过调控固溶处理时间,零件900℃横向力学性能和纵向力学性能接近,各向异性近乎消除。

17、综上,本发明gh3230合金激光选区熔化成形零件的热处理工艺由热等静压和固溶处理组成。通过优化热等静压工艺参数与固溶处理工艺参数,消除了打印过程中固有的各向异性,获得了无裂纹的gh3230组织,900℃下,零件的横向抗拉强度达到260-281mpa,延伸率达到50%-72%,纵向抗拉强度为250-259mpa,延伸率为60%-74%。



技术特征:

1.一种激光选区熔化成形gh3230的热处理方法,其特征在于,所述热处理方法由以下步骤组成:

2.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化成形gh3230的热处理方法,其特征在于,所述热等静压处理是在热等静压炉内进行;所述固溶处理是在真空热处理炉内进行。

3.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化成形gh3230的热处理方法,其特征在于,所述步骤1中,采用随炉冷却的方式冷却至80℃以下。

4.根据权利要求3所述的一种激光选区熔化成形gh3230的热处理方法,其特征在于,所述步骤2中,采用充氩气快速冷却的方式冷却至80℃以下。

5.根据权利要求3或4所述的一种激光选区熔化成形gh3230的热处理方法,其特征在于,所述步骤1的炉温在冷却时,冷却速度控制在5-10℃/min。

6.根据权利要求5所述的一种激光选区熔化成形gh3230的热处理方法,其特征在于,所述步骤2的炉温在冷却时,冷却速度控制在15-20℃/min。

7.根据权利要求1或2所述的一种激光选区熔化成形gh3230的热处理方法,其特征在于,所述步骤1和步骤2中的热等静压温度和固溶温度,炉温波动均应控制在±10℃以内,压力波动控制在±5mpa以内。

8.根据权利要求6所述的一种激光选区熔化成形gh3230的热处理方法,其特征在于,所述步骤1中炉温在升温时,升温速度控制在5-10℃/min。

9.根据权利要求8所述的一种激光选区熔化成形gh3230的热处理方法,其特征在于,所述步骤2中炉温在升温时,升温速度控制在3-5℃/min。

10.一种采用权利要求1-9任一项所述的热处理方法得到的激光选区熔化成形gh3230合金。


技术总结
本发明提供一种激光选区熔化成形GH3230的热处理方法,该热处理方法由以下步骤组成:步骤1、将激光选区熔化成形的GH3230金相试样进行热等静压处理,热等静压处理温度为1170‑1240℃,压力为150‑190MPa,保温时间为1.5‑4h,保温结束后随炉冷却;步骤2、将热等静压处理后的GH3230金相试样进行固溶处理,固溶处理温度为1170‑1240℃,保温时间为0.8‑2h,保温结束后快速冷却。该技术方案适合于GH3230合金的热处理,能够消除裂纹,降低材料的各向异性。

技术研发人员:侯彦昊,白洁,马瑞,王亚军,石志
受保护的技术使用者:北京动力机械研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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