【技術實現步驟摘要】
本申請涉及高溫合金的，具體涉及一種耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法。
技術介紹
1、隨著新一代航空、航天發動機的發展，推重比的提高對關鍵部件的高溫性能和強度提出了更高的需求，渦輪盤作為發動機關鍵核心熱端轉動部件，其優異的綜合性能已經成為制造先進航空發動機不可或缺的關鍵。我國新一代液體火箭發動機渦輪盤材料選用gh4586合金，該合金使用溫度為-196℃～800℃，具有優異的強度、良好的抗氧化、抗熱腐蝕等綜合性能，并且能夠在850℃短期服役。
2、隨著新型發動機的發展，該合金渦輪盤尺寸增加，并且使用溫度有了進一步的提升，由于gh4586合金沉淀強化相γ′相含量接近30％，固溶強化元素mo+w元素含量超過11％，屬于難變形高溫合金，材料熱成形變形抗力大、可鍛溫度范圍窄，熱變形參數對微觀組織影響較大，制備工藝不當會使得該合金在鍛造過程中開裂，并出現組織不均勻的問題，給制備過程帶來極大的困難。此外，由于合金的各向異性，變形方向位錯密度大，從而提高了力學性能，而壓縮方向力學性能下降，如何平衡變形量分配的問題也成為該鍛件制備的關鍵。
3、鍛件的組織和性能是渦輪盤質量的前提和基礎，因此，為了滿足新型發動機的研制需求、進一步提升渦輪盤的可靠性，亟需開發出一種gh4586合金大尺寸渦輪盤的制備工藝，減小熱加工過程中的開裂傾向、保證合金的組織均勻性以及良好的綜合力學性能。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，已解決現有的技術中存在的
2、第一方面，本專利技術提供了一種耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，包括依次進行以下步驟：
3、將gh4586合金棒材按照渦輪盤鍛件投料重量進行切分下料，下好的棒料在1000～1150℃保溫后進行第一火鐓粗，將餅坯在1000～1150℃保溫后進行第二火鐓粗，得到gh4586渦輪盤餅坯；
4、所述棒坯第一火鐓粗和所述棒坯第二火鐓粗時，平砧溫度≥200℃，壓下速度10～20mm/s，變形量30％～70％，轉移時間＜120s，鍛造時間＜60s；
5、然后將餅坯在1000～1150℃保溫處理后進行模鍛，得到gh4586合金鍛件毛坯，接下來進行固溶熱處理和時效熱處理，最終得到gh4586合金大尺寸渦輪盤鍛件。
6、本申請提供的技術方案，結合有限元數值模擬計算，對鍛件鐓粗以及模鍛工序的溫度場和應變場的變化進行了模擬分析(如圖2所示為本申請的gh4586大尺寸渦輪盤制備過程的應變場模擬圖；如圖3所示為本申請的gh4586大尺寸渦輪盤制備過程的溫度場模擬圖)，在結合現場設備控制大尺寸渦輪盤鍛造成形過程中關鍵工藝參數、控制組織均勻性，明確鍛造工藝窗口并精確控制工藝參數，考慮等效應變的同時還需要針對變形方便開展研究，確保關鍵部位有一定的徑向、弦向變形，以提高gh4586合金超大尺寸渦輪盤力學性能，減小制備過程中的開裂傾向，提高鍛件成材率，降低經濟成本。采用本申請提供的技術方案制備gh4586大尺寸渦輪盤，鍛件力學性能優異。
7、如圖1所示為本申請的gh4586大尺寸渦輪盤制備過程的鐓粗、模鍛模擬圖。
8、優選地，棒材下料直徑250～400mm，坯料倒角r20mm以上。
9、優選地，所述第一火鐓粗和第二火鐓粗前，棒料加熱時坯料間距≥100mm，不允許疊裝，加熱溫度1000～1150℃，保溫時間2～5h。
10、優選地，所述第一火鐓粗和第二火鐓粗前，棒料加熱時坯料間距≥100mm，不允許疊裝，加熱溫度1050～1150℃，保溫時間2～4h。
11、優選地，所述棒坯第一次鐓粗時，平砧溫度≥200℃，壓下速度10～15mm/s，變形量為30％～50％，轉移時間＜120s，鍛造時間＜60s。
12、優選地，所述棒坯第二次鐓粗時，平砧溫度≥200℃，壓下速度10～15mm/s，變形量為40％～60％，轉移時間＜120s，鍛造時間＜60s。
13、優選地，所述模鍛工序前，餅坯加熱溫度1000～1150℃，保溫時間2～5h，坯料間距≥100mm。
14、優選地，所述模鍛工序前，餅坯加熱時坯料間距≥100mm，不允許疊裝，加熱溫度1050～1150℃，保溫時間2～4h。
15、優選地，所述模鍛工序中，模具溫度≥400℃，壓下速度5～15mm/s，變形量30％～70％，轉移時間＜150s，鍛造時間＜60s。
16、優選地，所述模鍛工序中，模具溫度≥400℃，壓下速度5～10mm/s，變形量為40％～70％，轉移時間＜150s，鍛造時間＜60s。
17、優選地，所述固溶熱處理的工藝參數為：1050～1150℃保溫處理2～6h。
18、優選地，所述固溶熱處理的工藝參數為：1050～1080℃保溫處理2～6h，油冷至室溫。
19、優選地，所述時效熱處理的工藝參數為：700～850℃保溫2～16h，空冷至室溫。
20、優選地，所述時效熱處理的工藝參數為：750～850℃保溫8～16h，空冷至室溫。
21、第二方面，本申請提供的一種gh4586合金大尺寸渦輪盤，利用上述制備方法制備得到；所述gh4586合金大尺寸渦輪盤，按重量百分比計，元素組成為：cr：18-20％，co：10-12％，mo：7-9％，w：2-4％，al：1.3-1.8％，ti：2.9-3.5％，b：0.003-0.01％，fe：0.005-2％，c：0.01-0.08％，mg：0.01-0.05％，zr：0-1.5％，余量為ni及不可避免的雜質；mo+w重量百分比含量≥11％。
22、通過上述技術方案，本申請在原有的制備工藝條件下，結合有限元數值模擬計算，對鍛件鐓粗以及模鍛工序的溫度場和應變場的變化進行了模擬分析，在結合現場設備控制大尺寸渦輪盤鍛造成形過程中關鍵工藝參數、組織均勻性控制，明確鍛造工藝窗口并精確控制工藝參數，考慮等效應變的同時還需要針對變形方便開展研究，確保關鍵部位有一定的徑向、弦向變形，以提高gh4586合金超大尺寸渦輪盤力學性能，減小制備過程中的開裂傾向，提高鍛件成材率，降低經濟成本，從而為gh4586合金大尺寸渦輪盤的制備創造條件。
23、綜上所述，本申請的技術方案具有以下效果：
24、本申請提供的技術方案，可以打通gh4586合金超大尺寸渦輪盤的制備工藝，掌握大尺寸渦輪盤鍛造成型過程中關鍵參數、組織均勻控制，闡明鍛造成型過程中微觀組織演變機理，明確軋制工藝窗口并精確控制工藝參數，提高gh4586合金超大尺寸渦輪盤成材率，降低經濟成本。
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1.一種耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，包括依次進行以下步驟：
2.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，棒材下料直徑250~400mm，坯料倒角R20mm以上。
3.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，所述第一火鐓粗和第二火鐓粗前，棒料加熱時坯料間距≥100mm，不允許疊裝，加熱溫度1000~1150℃，保溫時間2~5h。
4.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，所述棒坯第一火鐓粗時，平砧溫度≥200℃，壓下速度10~15mm/s，變形量30%~50%，轉移時間＜120s，鍛造時間＜60s。
5.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，所述棒坯第二火鐓粗時，平砧溫度≥200℃，壓下速度10~15mm/s，變形量40%~60%，轉移時間＜120s，鍛造時間＜60s。
6.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，所述模鍛工序前，餅坯加熱溫度1000~1150℃，保溫時間
7.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，所述模鍛工序中，模具溫度≥400℃，壓下速度5~15mm/s，變形量30%~70%，轉移時間＜150s，鍛造時間＜60s。
8.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，所述固溶熱處理的工藝參數為：1050~1100℃保溫處理2~6h，油冷至室溫。
9.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，，其特征在于，所述時效熱處理的工藝參數為：700~850℃保溫2~16h，空冷至室溫。
10.一種GH4586合金大尺寸渦輪盤，其特征在于，利用權利要求1-9任一項所述的制備方法制備得到；所述GH4586合金大尺寸渦輪盤，按重量百分比計，元素組成為：Cr：18-20%，Co：10-12%，Mo：7-9%，W：2-4%，Al：1.3-1.8%，Ti：2.9-3.5%，B：0.003-0.01%，Fe：0.005-2%，C：0.01-0.08%，Mg：0.01-0.05%，Zr：0-1.5%，余量為Ni及不可避免的雜質；Mo+W重量百分比含量≥11%。
...【技術特征摘要】
1.一種耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，包括依次進行以下步驟：
2.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，棒材下料直徑250~400mm，坯料倒角r20mm以上。
3.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，所述第一火鐓粗和第二火鐓粗前，棒料加熱時坯料間距≥100mm，不允許疊裝，加熱溫度1000~1150℃，保溫時間2~5h。
4.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，所述棒坯第一火鐓粗時，平砧溫度≥200℃，壓下速度10~15mm/s，變形量30%~50%，轉移時間＜120s，鍛造時間＜60s。
5.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，所述棒坯第二火鐓粗時，平砧溫度≥200℃，壓下速度10~15mm/s，變形量40%~60%，轉移時間＜120s，鍛造時間＜60s。
6.根據權利要求1所述耐溫800℃大尺寸渦輪盤的制備方法，其特征在于，所述模鍛工序前，餅坯加熱溫度1000~1150℃，保溫時間2~5h，坯料間距≥1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉康康，秦鶴勇，張北江，張文云，沈中敏，李林翰，李想，劉軍建，
申請(專利權)人：北京鋼研高納科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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