本發(fā)明涉及高溫合金的組織修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種修復(fù)定向凝固高溫合金DZ125蠕變損傷的熱等靜壓方法。

背景技術(shù)：

定向凝固的高溫合金DZ125廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端轉(zhuǎn)子的葉片，其具有較好的高溫力學(xué)性能，但是轉(zhuǎn)子的服役環(huán)境非常苛刻，常受到不同程度的服役蠕變組織損傷，使其性能退化導(dǎo)致失效破壞，蠕變損傷的主要形式為顯微組織退化和蠕變孔洞的形核及長(zhǎng)大。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)中并沒有有效的修復(fù)工藝，因此需要根據(jù)DZ125合金的特征研究出一種損傷組織的修復(fù)工藝，來(lái)提高部件的使用壽命，降低成本，從而延長(zhǎng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。

DZ125合金高溫蠕變損傷主要表現(xiàn)在顯微組織退化和蠕變孔洞的形核及長(zhǎng)大。對(duì)于合金組織的修復(fù)技術(shù)包括兩個(gè)步驟：(1)熱等靜壓修復(fù)DZ125合金服役過程中產(chǎn)生的蠕變孔洞及原始組織中的鑄造缺陷；(2)恢復(fù)熱處理制度改善退化的顯微組織，使其達(dá)到或接近服役前的顯微組織形貌。

熱等靜壓工藝參數(shù)的選擇與合金的損傷程度及合金類型密切相關(guān)，特別是對(duì)于定向凝固高溫合金來(lái)說，熱等靜壓的參數(shù)選取異常重要，不當(dāng)?shù)臏囟冗x擇可能會(huì)在愈合孔洞附近產(chǎn)生內(nèi)部再結(jié)晶。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供了一種修復(fù)定向凝固高溫合金DZ125蠕變損傷的熱等靜壓方法。目的是通過合理的熱等靜壓工藝處理后，使得服役葉片組織得到修復(fù)，性能得到提升，恢復(fù)服役前的良好的高溫力學(xué)性能。

本發(fā)明提供的所述的修復(fù)定向凝固高溫合金DZ125蠕變損傷的熱等靜壓方法，具體是通過如下步驟實(shí)現(xiàn)的：

第一步，將服役后產(chǎn)生蠕變損傷的DZ125葉片在適當(dāng)?shù)牟课蝗樱?/p>

第二步，將取好的試樣在熱等靜壓爐內(nèi)進(jìn)行熱等靜壓處理，處理工藝為：

壓力介質(zhì)使用高純Ar氣，試樣置于坩堝并埋于細(xì)小的Al₂O₃顆粒中，以5～15℃/min的升溫速率從室溫升溫至1225℃～1250℃，同時(shí)Ar氣壓力升至20～40MPa，保溫保壓30min～90min，再升壓至100MPa～150MPa保持120min以上。

優(yōu)選的，以10℃/min的升溫速率從室溫升溫至1225℃，同時(shí)Ar氣壓力升至30MPa，保溫保壓60min，再升壓至100MPa保持120min。

所述的Al₂O₃顆粒直徑平均為10～15微米。

第三步，以1000℃/h的速率冷卻至室溫。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在有效修復(fù)蠕變損傷及鑄造缺陷的同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部再結(jié)晶，修復(fù)后組織的顯微硬度明顯提高，高溫力學(xué)性能得到恢復(fù)。

附圖說明

圖1A和圖1B為原始DZ125合金的顯微組織圖片；

圖2A和圖2B為服役葉片DZ125合金的顯微組織圖片；

圖3A和圖3B為經(jīng)熱等靜壓進(jìn)行修復(fù)后的顯微組織圖片；

圖4為不同條件下的顯微硬度的對(duì)比：original代表原始DZ125合金的顯微硬度，damaged代表葉片服役后DZ125合金的顯微硬度，HIP為熱等靜壓處理后DZ125合金的顯微硬度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將對(duì)本方法予以更為詳細(xì)的說明，以便本領(lǐng)域內(nèi)的人員更好的理解本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。

實(shí)施例1：

第一步，將服役后產(chǎn)生蠕變損傷的DZ125葉片在適當(dāng)?shù)牟课蝗樱?/p>

如圖1A和1B所示，取樣的原始的DZ125合金的顯微組織中含有鑄造疏松缺陷，γ＇相呈立方狀。經(jīng)過服役后的服役葉片的DZ125合金顯微組織如圖2A和圖2B所示，含有鑄造疏松和蠕變空洞，立方狀γ＇相已轉(zhuǎn)化為粗大的聚集成片的γ＇相。

第二步，將取好的試樣在熱等靜壓爐內(nèi)進(jìn)行熱等靜壓處理，所用到的設(shè)備為Avure公司生產(chǎn)的Quintus QIH-3熱等靜壓機(jī)。所述的熱等靜壓處理工藝參數(shù)為：

壓力介質(zhì)使用高純Ar氣，試樣置于坩堝并埋于平均直徑10～15微米的Al₂O₃顆粒中，以10℃/min的升溫速率從室溫升溫至1225℃，同時(shí)Ar氣壓力升至30MPa，保溫保壓60min，再升壓至100MPa保持120min。

第三步，以1000℃/h的速率冷卻至室溫。

通過上述的熱等靜壓處理后的試驗(yàn)顯微組織如圖3A和3B所示，合金顯微組織結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部的鑄造疏松及蠕變孔洞得到有效愈合，γ＇相恢復(fù)至原始的立方狀，并且沒有產(chǎn)生內(nèi)部再結(jié)晶。顯微硬度有了一定程度的提升，結(jié)果如圖4所示，經(jīng)過本發(fā)明的熱等靜壓處理后，合金的顯微硬度HV達(dá)到了448.7，明顯高于原始合金和服役合金的顯微硬度。

實(shí)施例2：

第一步，將服役后產(chǎn)生蠕變損傷的DZ125葉片取樣。

為了說明本發(fā)明的熱等靜壓處理工藝的有益效果，選取具有明顯蠕變特征的部位作為試樣；

DZ125合金的原始的顯微組織中含有鑄造疏松缺陷，γ＇相呈立方狀。經(jīng)過服役后的服役葉片的DZ125合金顯微組織增加了蠕變空洞缺陷，立方狀γ＇相已轉(zhuǎn)化為粗大的聚集成片的γ＇相。

第二步，將取好的試樣在熱等靜壓爐內(nèi)進(jìn)行熱等靜壓處理，所用到的設(shè)備為Avure公司生產(chǎn)的Quintus QIH-3熱等靜壓機(jī)。所述的熱等靜壓處理工藝參數(shù)為：

壓力介質(zhì)使用高純Ar氣，試樣置于坩堝并埋于平均直徑10～15微米的Al₂O₃顆粒中，以5℃/min的升溫速率從室溫升溫至1225℃，同時(shí)Ar氣壓力升至20MPa，保溫保壓90min，再升壓至100MPa保持120min。

第三步，以1000℃/h的速率冷卻至室溫。

實(shí)施例3：

第一步，將服役后產(chǎn)生蠕變損傷的DZ125葉片取樣，選取試樣具有明顯蠕變孔洞等蠕變?nèi)毕荨?/p>

第二步，將取好的試樣在熱等靜壓爐內(nèi)進(jìn)行熱等靜壓處理，所用到的設(shè)備為Avure公司生產(chǎn)的Quintus QIH-3熱等靜壓機(jī)。所述的熱等靜壓處理工藝參數(shù)為：

壓力介質(zhì)使用高純Ar氣，試樣置于坩堝并埋于平均直徑10～15微米的Al₂O₃顆粒中，以15℃/min的升溫速率從室溫升溫至1250℃，同時(shí)Ar氣壓力升至40MPa，保溫保壓30min，再升壓至150MPa保持180min。

第三步，以1000℃/h的速率冷卻至室溫。

對(duì)上述實(shí)施例2和實(shí)施例3中熱等靜壓處理后的試驗(yàn)進(jìn)行顯微組織對(duì)比，結(jié)果顯示，經(jīng)過本發(fā)明的熱等靜壓處理工藝后，服役葉片試樣上的蠕變孔洞缺陷消失，沒有再結(jié)晶，并且試樣的顯微硬度HV達(dá)到420以上，相對(duì)于原始的DZ125合金以及服役過的DZ125合金都具有明顯的提高。