一种降低GH4169合金大尺寸盘锻件内部残余应力的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110551955A(43)申请公布日2019.12.10(21)申请号201910789217.8(22)申请日2019.08.23(71)申请人中国航发北京航空材料研究院地址100095北京市海淀区北京市81号信箱科技发展部(72)发明人张勇韦康王涛贾崇林李钊(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人杜永保(51)Int.Cl.C22F1/10(2006.01)权利要求书2页说明书6页(54)发明名称一种降低GH4169合金大尺寸盘锻件内部残余应力的方法(57)摘要本发明属于先进航空发动机用变形高温合金GH4169盘锻件制备技术领域，涉及一种降低GH4169合金大尺寸盘锻件内部残余应力的方法。包括以下步骤：GH4169合金纯净熔炼铸锭制备；GH4169铸锭均匀化热处理；铸锭开坯；饼坯制备；复合包套；梯度控速等温模锻；盘锻件热处理；粗加工；去应力退火。制备的低应力GH4169合金盘锻件既保证了变形高温合金铸锭内部应力得到缓慢释放，又改善了合金锭内部的冶金质量。可用于制备先进航空发动机高压压气机盘、高压涡轮盘、低压涡轮盘等零件。CN110551955ACN110551955A权利要求书1/2页1.一种降低GH4169合金大尺寸盘锻件内部残余应力的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、按照GH4169合金的化学成分目标值进行配料；步骤2、真空感应熔炼；步骤3、氩气气氛保护下的电渣重熔；步骤4、真空自耗重熔制备GH4169合金铸锭；步骤5、GH4169合金铸锭均匀化热处理；步骤6、均匀化热处理后的GH4169合金铸锭切除头部疏松和孔洞，机加工去除氧化皮；步骤7、将处理后的GH4169合金铸锭放入热处理炉加热，铸锭心部加热到的温度与保温时间为1050℃±30℃×(1～2h)；步骤8、GH4169合金铸锭进行开坯，锻造制备棒材；步骤9、按照锻造后的盘锻件尺寸规格，将GH4169合金棒材加工成圆柱段坯料，采用液压机把加热后的圆柱段坯料制成GH4169合金饼坯；步骤10、复合包套：采用硅酸铝保温棉和不锈钢带把GH4169合金饼坯包覆；步骤11、入炉加热：将包覆后的GH4169合金饼坯，装入台车式精密热处理炉，进行加热保温，最高温度为1010℃±20℃；步骤12、梯度控速等温模锻制备GH4169合金盘锻件，然后冷却；步骤13、GH4169合金盘锻件热处理；步骤14、将GH4169盘锻件进行粗加工，然后进行水浸超声无损检测；步骤15、GH4169合金盘锻件去应力退火。2.如权利要求1所述的降低GH4169合金大尺寸盘锻件内部残余应力的方法，其特征在于，所述梯度控速等温模锻是采用热模锻工艺进行近等温锻造：液压机压力≥10000吨，模具加热温度950℃±10℃，设计三阶段控速锻造工艺，按照液压机锻造行程，划分为第一、第二、第三共三个锻造阶段，其中，在锻造行程第一阶段，锻造速率工艺参数控制范围为3～5mm/S；第二阶段，锻造速率工艺参数控制范围为1～1.5mm/S；然后锻造过程暂停，保持10S±5S；在锻造行程的第三阶段，锻造速率工艺参数为0.5～1mm/S，锻造完成后保持20S±5S。3.如权利要求1所述的降低GH4169合金大尺寸盘锻件内部残余应力的方法，其特征在于，所述GH4169合金的化学成分目标值。金属镍Ni采用金川1#镍Ni≥99.96％wt；碳C采用光谱电极碳；金属铌Nb采用纯铌条，规格为Nb-1；金属铝Al纯度≥99.90％wt。4.如权利要求1所述的降低GH4169合金大尺寸盘锻件内部残余应力的方法，其特征在于，所述真空感应熔炼时真空感应熔炼炉设备容量≥2吨，熔炼坩锅装配有电磁搅拌装置。5.如权利要求1所述的降低GH4169合金大尺寸盘锻件内部残余应力的方法，其特征在于，所述电渣重熔时电渣炉设备具有氩气气氛保护装置及“渣阻摆动控制”系统。6.如权利要求1所述的降低GH4169合金大尺寸盘锻件内部残余应力的方法，其特征在于，所述真空自耗重熔采用具有“熔滴凝固成形控制系统”的真空自耗炉设备。7.如权利要求1所述的降低GH4169合金大尺寸盘锻件内部残余应力的方法，其特征在于，所述铸锭均匀化热处理：是从室温缓慢升温，采用速率120℃/h到500℃×2h，然后采用速率3℃/min升温至900℃±20℃×2h；接着采用速率5℃/min升温至1150℃～1160℃×(保温20～30h)；继续升温至1190℃±10℃×(保温40～75h)，停电，炉冷接近室温，出炉。2CN110551955A权利要求书2/2页8.如权利要求1所述的降低GH4169合金大尺寸盘锻件内部残余应力的方法，其特征在于，所述包套时不锈钢带在GH4169合金饼坯外层，采用氩弧焊点焊封严