Phát triển công nghệ xử lý nhiệt hợp kim

Xử lý nhiệt hợp kim nhiệt độ cao đúc dựa trên niken, dùng để chỉ các sản phẩm hợp kim nhiệt độ cao gốc niken ở trạng thái đúc, sử dụng phương pháp gia nhiệt, cách nhiệt và làm nguội để đạt được cấu trúc vi mô mong đợi và tính chất cơ học của một loại vật liệu kim loại công nghệ xử lý nhiệt. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến vi cấu trúc của hợp kim nhằm tìm ra cơ chế xử lý nhiệt tốt nhằm cải thiện tính chất nhiệt độ cao của hợp kim có ý nghĩa tích cực. Trong số đó, xử lý dung dịch rắn và xử lý lão hóa là các quy trình xử lý nhiệt chính. Xử lý dung dịch rắn đề cập đến quá trình xử lý nhiệt trong đó pha dư trong cấu trúc vi mô của hợp kim được hòa tan hoàn toàn vào pha ma trận và sau đó được làm lạnh nhanh chóng để thu được dung dịch rắn siêu bão hòa. Xử lý bằng dung dịch rắn có thể tăng cường dung dịch rắn và cải thiện khả năng chống ăn mòn của ma trận, đồng thời có thể loại bỏ ứng suất dư trong quá trình đúc ma trận, nói chung là xử lý nhiệt chuẩn bị, để chuẩn bị gia công tiếp theo và xử lý lão hóa tiếp theo. Xử lý lão hóa đề cập đến khoảng nhiệt độ trong quá trình gia nhiệt pha gia cố và duy trì trong một khoảng thời gian, do đó pha gia cố của hợp kim nhiệt độ cao kết tủa đồng đều, từ đó cải thiện độ bền của vật đúc. Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu trong nước cũng đã thực hiện các nghiên cứu sâu và rộng hơn về quá trình xử lý nhiệt của hợp kim đúc gốc niken. Yang Heyang trên vật liệu tổng hợp nhiệt độ cao cấu trúc đơn gốc niken mới chứa kim loại đất hiếm, đã khám phá ảnh hưởng của các phương pháp xử lý nhiệt khác nhau đến cấu trúc và tính chất của nó, sử dụng phân tích nhiệt vi phân để xác định vạch pha rắn của vật liệu composite và đường nhiệt độ pha lỏng, sử dụng phương pháp thử luyện kim để xác định nhiệt độ nóng chảy ban đầu của vật liệu composite, và cuối cùng xây dựng phương pháp công nghệ xử lý nhiệt của vật liệu composite. Matt và cộng sự. đã nghiên cứu kỹ lưỡng ảnh hưởng của các phương pháp xử lý nhiệt khác nhau đến tính chất cơ học và cấu trúc của hợp kim GH4169, kết quả cho thấy, khi nhiệt độ xử lý dung dịch rắn rất thấp, pha kim loại ′ sẽ nóng chảy hoàn toàn và tạo ra cấu trúc cùng tồn tại với pha ′ có hình dạng không đồng đều, có thể ức chế sự phát triển của hạt kim loại, do đó làm tăng độ dẻo và độ cứng của hợp kim, độ dẻo và độ cứng của hợp kim có thể tăng lên trong trường hợp nhiệt độ môi trường kéo dài thấp hơn và thời gian lão hóa dài hơn. Số lượng ′ có thể tăng lên trong trường hợp nhiệt độ môi trường xung quanh dài hơn và thời gian lão hóa lâu hơn, do đó độ cứng của hợp kim tăng nhưng độ dẻo giảm. Wang Shusen và cộng sự. đã thực hiện các thử nghiệm tính chất cơ học trên hợp kim GH4169G đúc đẳng nhiệt sau khi gia công nóng và từ biến khác nhau, và kết quả cho thấy pha δ trong hợp kim thường có dạng hạt hoặc hình kim sau khi gia công nóng bằng quá trình lão hóa trực tiếp và dung dịch rắn sơ cấp, lão hóa thứ cấp phương pháp. Lão hóa trực tiếp làm giảm nồng độ ứng suất của hợp kim và làm chậm sự hình thành và mở rộng các vết nứt, trong khi xử lý nhiệt tiêu chuẩn làm giảm đáng kể độ cứng liên kết của ranh giới hạt austenite, do đó thúc đẩy sự hình thành và mở rộng các vết nứt trong ranh giới hạt austenite. Hợp kim gốc niken Inconel718 được Dou Xuezheng và cộng sự lấy làm đối tượng nghiên cứu chính. Mối tương quan giữa thành phần vi mô, tính chất cơ nhiệt và khả năng chống ăn mòn của hợp kim theo các chế độ xử lý nhiệt và xử lý khác nhau đã được nghiên cứu sâu và kết quả cho thấy cùng với sự gia tăng nhiệt độ dung dịch rắn, pha δ của hợp kim bị hòa tan thêm, và pha δ tan chảy đủ khi nhiệt độ dung dịch rắn tăng từ nhiệt độ phòng lên 1020 độ. Ngoài ra, khả năng chống oxy hóa của hợp kim Inconel 718 được xử lý bằng dung dịch rắn tốt hơn một chút so với dung dịch rắn + vật liệu hợp kim được xử lý lão hóa [4]. Zhu Yong và cộng sự. lấy việc sản xuất hợp kim gốc niken cho van xả của động cơ đốt trong làm mục tiêu nghiên cứu khoa học chính và khám phá vai trò của động lực nhiệt độ trong nhà của hợp kim ở ba chế độ xử lý nhiệt khác nhau (T1: 850 độ × 4 h, AC.+730 độ × 4 h, AC.; T2: 704 độ × 24 h, AC.; T3: 760 độ × 16 h, AC.). Kết quả thực nghiệm cho thấy: hợp kim ở chế độ T1 có độ bền và độ cứng cao nhất lên tới 347 HV10; tỷ lệ độ bền kéo của hợp kim ở nhiệt độ phòng trong chế độ T1 và T3 vượt quá 1 200 MPa; hệ số dẻo ở chế độ T2 là tốt nhất, chiếm hơn 1/3 tổng số, đặc biệt phù hợp với môi trường làm việc có yêu cầu cao về độ dẻo [5]. Sau khi khám phá ảnh hưởng của thời gian xử lý tăng cường dung dịch rắn đến sự phân bố của các nguyên tố Re và Ru cũng như hình thái vi mô của chúng trong hợp kim sắt cao gốc niken, Feng Yueh-enthalpy et al. kết luận rằng, do ảnh hưởng rõ ràng của thời gian xử lý tăng cường dung dịch rắn đến sự phân bố của các nguyên tố Re và Ru, khi thời gian tăng cường dung dịch rắn nhỏ hơn 1 giờ, các thành phần Re và Ru rõ ràng bị tách biệt; khi thời gian tăng cường dung dịch rắn đạt 20 giờ, sự phân tách của cả hai nguyên tố rõ ràng được cải thiện. Guiyuan và cộng sự. đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc xử lý dung dịch rắn đến thành phần vi mô và mức độ phân tách của hợp kim nhiệt độ cao đúc đơn tinh thể gốc niken và nhận thấy rằng hợp kim này có sự phân tách đáng kể trong tổ chức đúc và thông qua việc tối ưu hóa hệ thống xử lý nhiệt để cải thiện nhiệt độ dung dịch rắn có thể làm giảm hiệu quả sự phân tách các thành phần hợp kim.