镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法与镍基高温合金的热挤压工艺技术

本发明专利技术提供一种镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法，具体为：根据镍基高温合金材料，在初步设定的温度范围和应变速率下模拟热压缩试验，得到镍基高温合金的应力-应变曲线；根据应力-应变曲线构建镍基高温合金的本构方程；根据应力-应变曲线建立镍基高温合金的热加工图，分析后初步得到镍基高温合金的热挤压工艺参数；将所述本构方程验证后导入有限元软件，模拟初步热挤压工艺参数下镍基高温合金的温度场与应力应变场，优化后得到镍基高温合金的热挤压参数。本申请还提供了一种热挤压工艺。本发明专利技术主要通过采用热压缩模拟及有限元模拟方法，快速、有效地确定了粉末镍基高温合金的热挤压的最佳工艺，以获得均匀细小的组织和优异的性能。

【技术实现步骤摘要】
镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法与镍基高温合金的热挤压工艺
本专利技术涉及塑性加工
，尤其涉及一种镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法与一种镍基高温合金的热挤压工艺。
技术介绍
粉末镍基高温合金具有组织均匀、无宏观偏析、合金化程度高、屈服强度高、抗氧化性能和疲劳性能好等优点，因此其是热结构部件的常用材料之一。但粉末镍基高温合金也是有缺陷的，例如：原始颗粒边界(PPB)、非金属夹杂和热诱导孔洞。现如今，国内粉末高温合金的制备方法主要包括粉末制备、粉末致密化、热挤压开坯及锻造成型；其中粉末高温合金的致密化主要是通过热等静压实现致密化。热等静压技术优点在于集热压和等静压的优点于一身，成形温度低，产品致密，性能优异；但热等静压后，材料中有可能会遗留原始颗粒边界，通过后续的热挤压加工，能在很大程度上消除热等静压成型后的残留原始颗粒边界，对提高合金的力学性能具有关键作用。因此热挤压是一种行之有效的开坯工艺。粉末镍基高温合金的热挤压工艺主要涉及挤压比、挤压速率、挤压温度以及包套的材料及尺寸设计。但是，由于高温合金在高温下仍然具有很高的强度，而且塑性不好，合金的组织对变形工艺很敏感，导致热挤压加工窗口窄而又难以确定。现有的粉末镍基高温合金的挤压工艺不适用每种牌号的高温合金，并且不能满足挤压后合金所要求的强度，其组织均匀程度也有待提高，晶粒尺寸不能满足后续的锻造要求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种热挤压工艺，通过确定合适的热挤压工艺参数来实现镍基高温合金的热挤压，提高其组织均匀性，获得细小组织和高强度的合金。有鉴于此，本申请提供了一种镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法，包括以下步骤：根据镍基高温合金材料，在初步设定的温度范围和应变速率下模拟热压缩试验，得到镍基高温合金的应力-应变曲线；根据所述应力-应变曲线构建镍基高温合金的本构方程；根据所述应力-应变曲线建立镍基高温合金的热加工图，分析后初步得到镍基高温合金的热挤压工艺参数；将所述本构方程验证后导入有限元软件，模拟初步热挤压工艺参数下镍基高温合金的温度场与应力应变场，优化后得到镍基高温合金的热挤压参数。优选的，所述温度范围大于镍基高温合金的再结晶温度且小于镍基高温合金晶粒明显长大的温度。优选的，所述确定镍基高温合金的初始热挤压工艺参数的过程具体为：根据所述应力-应变曲线建立镍基高温合金的热加工图，并结合变形参数对镍基高温合金宏观与显微组织的影响，分析后初步得到镍基高温合金的热挤压工艺参数。优选的，所述得到镍基高温合金的热挤压参数的过程具体为：将所述本构方程验证后导入有限元软件，模拟初步热挤压工艺参数下镍基高温合金的温度场与应力应变场，结合具体现场工况和挤压设备能力，优化后得到镍基高温合金的热挤压参数。本申请还提供了一种镍基高温合金的热挤压工艺，包括以下步骤：按照上述方案所述的确定方法确定镍基高温合金坯锭的热挤压参数；将热等静压后的镍基高温合金坯锭置于挤压包套中；将所述镍基高温合金坯锭加热至1030～1070℃后进行挤压，所述挤压的速率为20～50mm/s，挤压比为(6～15)：1。优选的，所述镍基高温合金为第一镍基高温合金或第二镍基高温合金；所述第一镍基高温合金包括：Co：25～27％，Cr：12.5～13.5％，Al：3.0～3.4％，Ti：3.5～3.9％，W：3.75～4.25％，Mo：3.75～4.25％，Nb：0.75～1.15％，Hf：0.17～0.23％，C：0.04～0.06％，B：0.003～0.015％，Zr：0.03～0.07％，余量为Ni；所述第二镍基高温合金包括：Co：12.5～13.5％，Cr：13.75～14.25％，Al：2.8～3.2％，Ti：3.8～4.2％，W：3.75～4.25％，Mo：3.75～4.25％，Ta：2.8～3.2％，Hf：0.17～0.23％，C：0.04～0.06％，B：0.003～0.015％，Zr：0.03～0.07％，余量为Ni。优选的，所述镍基高温合金置于挤压包套之后，加热之前还包括：将挤压筒与挤压杆进行预热，在挤压筒表面涂覆润滑剂；所述预热的温度为180～200℃。优选的，所述加热之后还包括：将加热后的镍基高温合金坯锭取出，在镍基高温合金坯锭表面涂覆玻璃润滑剂后转移至挤压筒，所述转移的时间为15～30s。优选的，所述挤压之后还包括：将挤压后的镍基高温合金坯料转移至水中冷却，转移的时间不超过5s。本申请提供了一种镍基高温合金热挤压参数的确定方法，具体为：根据镍基高温合金材料，通过在一定的温度范围与应变速率下获得材料的应力-应变曲线，利用所述应力-应变曲线数据构建材料的本构方程和热加工图，热加工图分析后初步得到镍基高温合金的热挤压工艺参数，然后将本构方程经验证后导入有限元软件，模拟初步热挤压工艺参数下镍基高温合金的温度场和应力应变场，优化后得到镍基高温合金的热挤压参数。根据上述确定方法，确定了镍基高温合金的工艺参数，由此本申请提供了一种镍基高温合金的热挤压工艺，其首先将热等静压后的镍基高温合金置于包套中，然后将镍基高温合金加热至1030～1070℃后进行挤压，所述挤压的速率为20～50mm/s，挤压比为(6～15)：1。本申请通过快速、合理、有效的方法确定了镍基高温合金的热挤压参数，并通过确定的热挤压参数进行了镍基高温合金的热挤压，使镍基高温合金在特定的温度范围、挤压速率与挤压比下进行变形，从而得到了组织均匀、细小和强度较好的镍基高温合金。附图说明图1为本专利技术实施例1热模拟后的应力-应变曲线；图2为材料在真应变为0.4～0.7下的热加工图；图3为不同温度和应变速率下材料的显微组织照片；图4为1100℃的不同应变速率下材料的显微组织图；图5为挤压温度为1070℃，挤压比为7:1下的力与时间分布图；图6为挤压坯锭带包套的加热后的热透分布情况图；图7为坯料初始加热温度为1070℃，转移时间为45s后的温度分布情况图；图8为本专利技术实施例2的镍基高温合金挤压后的晶粒分布图；图9为本专利技术实施例2的镍基高温合金挤压后拉伸强度与温度的关系曲线图；图10为对比例1的镍基高温合金挤压后的金相照片；图11为对比例2的镍基高温合金沿着挤压方向晶粒的金相照片；图12为对比例2的镍基高温合金垂直挤压方向晶粒的金相照片。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法，包括以下步骤：根据镍基高温合金材料，在初步设定的温度范围和应变速率下模拟热压缩试验，得到镍基高温合金的应力-应变曲线；根据所述应力-应变曲线构建镍基高温合金的本构方程；根据所述应力-应变曲线建立镍基高温合金的热加工图，分析后初步得到镍基高温合金的热挤压工艺参数；将所述本构方程验证后导入有限元软件，模拟初步热挤压工艺参数下镍基高温合金的温度场与应力应变场，优化后得到镍基高温合金的热挤压参数。本申请提供了一种镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法，其通过热压缩模拟与有限元Deform模拟方法相结合，最终确定了镍基高温合金的热挤压参数。在确定镍基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法，包括以下步骤：根据镍基高温合金材料，在初步设定的温度范围和应变速率下模拟热压缩试验，得到镍基高温合金的应力‑应变曲线；根据所述应力‑应变曲线构建镍基高温合金的本构方程；根据所述应力‑应变曲线建立镍基高温合金的热加工图，分析后初步得到镍基高温合金的热挤压工艺参数；将所述本构方程验证后导入有限元软件，模拟初步热挤压工艺参数下镍基高温合金的温度场与应力应变场，优化后得到镍基高温合金的热挤压参数。

【技术特征摘要】
1.一种镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法，包括以下步骤：根据镍基高温合金材料，在初步设定的温度范围和应变速率下模拟热压缩试验，得到镍基高温合金的应力-应变曲线；根据所述应力-应变曲线构建镍基高温合金的本构方程；根据所述应力-应变曲线建立镍基高温合金的热加工图，分析后初步得到镍基高温合金的热挤压工艺参数；将所述本构方程验证后导入有限元软件，模拟初步热挤压工艺参数下镍基高温合金的温度场与应力应变场，优化后得到镍基高温合金的热挤压参数。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述温度范围大于镍基高温合金的再结晶温度且小于镍基高温合金晶粒明显长大的温度。3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述确定镍基高温合金的初始热挤压工艺参数的过程具体为：根据所述应力-应变曲线建立镍基高温合金的热加工图，并结合变形参数对镍基高温合金宏观与显微组织的影响，分析后初步得到镍基高温合金的热挤压工艺参数。4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述得到镍基高温合金的热挤压参数的过程具体为：将所述本构方程验证后导入有限元软件，模拟初步热挤压工艺参数下镍基高温合金的温度场与应力应变场，结合具体现场工况和挤压设备能力，优化后得到镍基高温合金的热挤压参数。5.一种镍基高温合金的热挤压工艺，包括以下步骤：按照权利要求1～4任一项所述的确定方法确定镍基高温合金坯锭的热挤压参数；将热等静压后的镍基高温合金坯锭置于挤压包套中；将所述镍基高温合金坯锭加热至1030～1070℃后进行挤压，所述挤压的速率为20～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43