高溫合金熱處理工藝研究進(jìn)展

姚海睿，張盼盼（通訊作者）

（太原科技大學(xué) 山西 晉城 048000）

1 引言

在高溫合金材料為固態(tài)的情況下，以加熱、保溫、冷卻手段來(lái)改變金屬自身性能和組織，以達(dá)到理想程度的金屬加熱手段就是高溫合金熱處理工藝。我國(guó)對(duì)于高溫合金熱處理工藝的研究已經(jīng)有一段時(shí)間，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，對(duì)該技術(shù)的研究也在愈發(fā)深入，特別是在時(shí)效熱處理和固溶熱處理兩個(gè)方面成果顯著。時(shí)效熱處理指在強(qiáng)化相析出的溫度范圍內(nèi)對(duì)金屬材料進(jìn)行加熱和保溫，通過(guò)這種方式保證高溫合金強(qiáng)化相沉淀析出更加均勻，并實(shí)現(xiàn)碳化物均勻分布的目的，最終達(dá)到硬化合金并促進(jìn)金屬?gòu)?qiáng)度等性能提升的目標(biāo)；固溶熱處理方法是通過(guò)比高溫合金自身組織更高的溫度，完成組織內(nèi)析出相的全溶，利用這種方式，能夠?qū)辖饍?nèi)根部不均勻的各種析出相進(jìn)行有溶解，并使其融入到基體相當(dāng)中，該方式主要用于提升金屬材料抗腐蝕性能和韌性，對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行消除，為后期的加工成型創(chuàng)造有利條件[1]。如圖1所示。

圖1 高溫合金熱處理工藝內(nèi)容

2 高溫合金熱處理工藝

2.1 變形高溫合金熱處理工藝

鐵基變形高溫合金是一種具有抗松弛性、耐腐蝕性、綜合性能十分優(yōu)越的金屬材料，在目前航空緊固件制作中應(yīng)用廣泛。當(dāng)前部分材料在強(qiáng)度方面無(wú)法滿足實(shí)際工作條件與航空安全的需求，所以需要通過(guò)熱處理手段對(duì)其性能進(jìn)行提升。固溶加時(shí)效熱處理工藝和時(shí)效熱處理工藝是優(yōu)化其綜合性能的主要手段，效果較為理想。另一種沉淀強(qiáng)化型鐵基變形高溫合金為GH696合金[2]，GH696合金在高溫狀態(tài)下抗氧化性強(qiáng)、抗腐蝕性強(qiáng)、持久蠕變性強(qiáng)，對(duì)該金屬表面進(jìn)行熱處理，可以采用氣體滲氮法，以氨氣作為滲氮?jiǎng)?，以氯化銨作為催滲劑，這種工藝有效提高了合金的表面硬度、耐磨性和抗腐蝕性能。鎳基變形高溫合金也是較為常用的材料，主要用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)平面彈簧和螺旋彈簧，對(duì)強(qiáng)度和耐送濕度有較高要求。該金屬采用一次固溶，二次時(shí)效獲得了較為滿意的綜合力學(xué)性能和持久性能。

2.2 粉末冶金高溫合金熱處理工藝

粉末冶金高溫合金具有晶粒細(xì)小、組織均勻、無(wú)宏觀偏析等優(yōu)點(diǎn)，是制造大推重比新型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)的優(yōu)選材料。合金的蠕變抗力和壽命會(huì)受到其自身元素的不良影響，通過(guò)對(duì)不同溫度熱等靜壓制備材料進(jìn)行熱處理后發(fā)現(xiàn)，合金能夠擁有更加長(zhǎng)久的使用周期。

3 我國(guó)高溫合金熱處理工藝研究進(jìn)展

快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)為各種新型高溫合金材料的研發(fā)和推廣提供了較大的發(fā)展空間，在對(duì)合金性能要求越來(lái)越高的情況下，必須要對(duì)各種熱處理工藝進(jìn)行不斷的完善和優(yōu)化，保證各種工藝與高溫合金材料的變化相適應(yīng)。未來(lái)會(huì)將合金成分設(shè)計(jì)及相關(guān)工藝與熱處理工藝相結(jié)合，通過(guò)合理搭配和融合，提高高溫合金熱處理工藝的處理效果和處理效率。

計(jì)算機(jī)技術(shù)推動(dòng)了我國(guó)高溫合金熱處理工藝的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)模擬下，合金變形量和熱處理工藝的研究也會(huì)愈發(fā)深入，通過(guò)不斷更新設(shè)備、更新工藝、更新理念[3]，推動(dòng)高溫合金熱處理工藝的發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)?，F(xiàn)階段我國(guó)在高溫合金所適宜的淬火介質(zhì)、真空熱處理技術(shù)及等離子表面處理技術(shù)上的研究還較為欠缺，這是需要加強(qiáng)的重點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)改善目前階段處理手段存在盲區(qū)、磨損大、畸變大等弊端，使這幾項(xiàng)技術(shù)都能夠發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)，為航空航天領(lǐng)域發(fā)展提供更加有力的技術(shù)支持。

4 結(jié)語(yǔ)

在時(shí)代快速發(fā)展的今天，相關(guān)行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)各種處理技術(shù)的輔助，高溫合金熱處理工藝的優(yōu)勢(shì)無(wú)法被其他工藝所取代，因此相關(guān)行業(yè)需要對(duì)這一工藝給予更多關(guān)注，加大對(duì)該技術(shù)的研究，力求在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)有效手段改善工藝短板，提高工藝應(yīng)用效率。