一种难变形高温合金铸锭的挤压开坯方法.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CN105441844A(43)申请公布日2016.03.30(21)申请号201510883156.3(22)申请日2015.12.03(71)申请人中国航空工业集团公司北京航空材料研究院地址100095北京市海淀区北京81信箱(72)发明人张勇张亚洲林海王涛贾崇林李钊(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人李建英(51)Int.Cl.C22F1/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种难变形高温合金铸锭的挤压开坯方法(57)摘要本发明属于先进材料加工制造领域，涉及一种难变形高温合金铸锭的挤压开坯方法。本发明方法包括如下步骤，挤压包套设计及制备；难变形高温合金铸锭包套；喷涂润滑剂；难变形合金铸锭阶梯式均匀化热处理；坯料转运；控速热挤压；细晶棒材缓冷与机加工。本发明充分利用热挤压工艺的优点，提出了一种难变形高温合金细晶均质棒材的制备工艺，锻造成高性能涡轮盘，满足低成本难变形高温合金涡轮盘在航空发动机、小型燃气轮机等中的应用需求。CN105441844ACN105441844A权利要求书1/1页1.一种难变形高温合金铸锭的挤压开坯方法，其制备方法是：步骤1、铸锭加工，利用带锯将双真空熔炼制备的难变形合金铸锭截为圆柱段坯料，所述的圆柱段坯料表面平整，圆柱段坯料一端倒圆角，圆角半径3mm～5mm，另一端加工成平头的锥形，锥角为50°～60°；步骤2、挤压包套设计及加工，设计的圆柱状1Cr18Ni9Ti不锈钢包套一端为平面底，另一端为与难变形合金铸锭平头锥部端配合，包套内径比难变形高温合金铸锭外径大1mm～1.5mm；步骤3、难变形合金锭包套，把难变形合金铸锭装入1Cr18Ni9Ti不锈钢包套，1Cr18Ni9Ti不锈钢包套平面底用一圆形1Cr18Ni9Ti不锈钢板焊合，1Cr18Ni9Ti不锈钢板厚度10mm～15mm，得到包套锭；步骤4、包套锭预热并喷涂玻璃润滑剂：将所述包套后的难变形高温合金铸锭，放到热处理炉内，在150℃～200℃的温度下预热10分钟,预热后迅速出炉喷涂玻璃润滑剂，将玻璃润滑剂均匀喷涂到包套外表面，玻璃润滑剂厚度1mm～1.5mm，自然晾干；步骤5、加热高温合金棒，高温合金棒放入电阻加热炉加热，在1000℃～1100℃范围内保温加热2小时；步骤6、包套锭阶梯均匀化热处理，采用高温电阻炉加热包套锭，采用阶梯加热方法，包套锭在高温电阻炉炉温低于800℃时入炉，在860℃～900℃范围内保温1小时，之后以10℃～20℃/分钟的速率升温到比难变形高温合金的γ′相强化相完全熔化温度低50℃～65℃，保温2.5～3小时；步骤7、挤压模预热，将高温合金棒从高温炉内取出，放到挤压缸内预热，保温时间30分钟～50分钟；步骤8、挤压模涂润滑剂，从挤压缸内取出高温合金棒，将玻璃润滑剂均匀喷涂到挤压模内表面，喷涂厚度1mm～2mm；步骤9、包套锭转运，将难变形高温合金包套锭从加热炉运到挤压机，平头锥一端在下放入挤压缸，转运时间要求小于40秒；步骤10、放入挤压垫片，把不锈钢垫片放入挤压缸，垫片与包套锭的平面底部接触，垫片厚度30mm～50mm；步骤11、热挤压，对难变形高温合金锭进行挤压操作，要求挤压比5～7，挤压速度为30mm/秒～60mm/秒，挤压温度处于难变形高温合金γ与强化相γ′两相区；步骤12、细晶棒材缓冷，挤压后迅速用保温棉覆盖高温合金挤压棒，保温棉厚度≥40mm，待挤压棒材温度降至200℃以下；步骤13、机加工，把难变形高温合金棒材外部的不锈钢包套通过机加工去除。2CN105441844A说明书1/5页一种难变形高温合金铸锭的挤压开坯方法技术领域[0001]本发明属于先进材料加工制造领域，涉及一种难变形高温合金铸锭的挤压开坯方法。背景技术[0002]高强难变形高温合金具有优异的综合力学性能以及良好的抗氧化、耐腐蚀性能，俄罗斯制备高性能难变形涡轮盘的重要工序为：成分设计→合金熔炼→铸锭挤压/快锻开坯→棒材等温锻造→盘件热处理→机加工→涡轮盘成品。但是，高性能涡轮盘制备的每个工艺都作为技术秘密，严格对外保密，特别是挤压热加工工序。[0003]涡轮盘用变形高温合金钢锭绝大部分采用双联冶炼工艺(真空感应熔炼+真空自耗重熔)制备，少数采用三联工艺(真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔)熔炼，然而至今为止，各变形高温合金生产厂并没有彻底解决难变形高温合金铸锭开坯制备棒材的技术难题，具体体现在用于盘件的棒材组织均匀性差、晶粒尺寸超标、性能一致性差等。[0004]变形高温合金棒材的品质(包括晶粒度、组织均匀性、冶金质量等)对涡轮盘的性能有重要影响。在成分合格的前提下，对变形高温合金棒材最重要的要求是组织均匀性好、晶粒细