粉末高温合金棒材及盘件的制备方法技术

本发明专利技术涉及材料加工制造领域，公开了一种粉末高温合金棒材及盘件的制备方法，所述方法包括：S1、对热等静压后的棒坯在Tγ′以上进行退火处理，其中Tγ′为所述棒坯合金γ′相的全溶温度；S2、在Tγ′以上以自由锻方式进行两次镦拔，每次镦粗的变形量为20‑60％且拔回原长；S3、在Tγ′以下进行至少一次镦拔；S4、在Tγ′以下将棒坯锻造到最终尺寸。通过在全溶温度Tγ′以上进行高温镦拔，有效消除PPB，通过全溶温度Tγ′以下低温镦拔累积变形量，能够破碎非金属夹杂，提高探伤通过性；通过本发明专利技术的方法，棒材组织转变为双相细晶组织，具有较好的塑性，适于后期通过低成本热模锻造进行盘件大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
粉末高温合金棒材及盘件的制备方法
本专利技术涉及材料加工制造领域，具体地涉及粉末高温合金棒材及盘件的制备方法。
技术介绍
粉末高温合金以其优异的耐温性、低偏析等优点，广泛的应用于航空发动机热端部件。粉末高温合金在其制备过程中，一方面粉末颗粒表面氧元素富集形成一层含C、Ti、Al等的氧化物、碳化物等薄膜，这在后续热等静压过程中会阻碍元素成分的扩散，形成原始颗粒边界，即PPB。该边界是粉末高温合金常见的缺陷之一，对力学性能有重要的影响；另一方面在粉末颗粒中又不可避免的混有非金属夹杂，严重影响盘件疲劳寿命，也是粉末高温合金的常见缺陷之一。在粉末冶金标准工艺过程中，为了消除原始颗粒边界，国内外开发了多种工艺，包括添加Hf、Ce等强碳化物形成元素，如CN102676881A；特殊热等静压工艺，如CN103551573A等技术；而针对非金属夹杂，则采用高挤压比开坯的方式来破碎非金属夹杂，后期采用等温锻造技术来确保盘件成型，整个制备过程成本较高，影响了合金的推广使用。因此，现有技术中，高性能盘件通常采用粉末冶金+热等静压+挤压开坯+等温锻造来制备。其中挤压开坯、等温锻造对设备的依赖非常的巨大，进行大规模生产的时候，往往有产量瓶颈的问题，因此急需开发一种低成本的粉末高温合金热加工工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的成本较高的问题，提供一种粉末高温合金棒材的制备方法，能够在保证性能的情况下大幅度的减低盘件的成本。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种粉末高温合金棒材的制备方法，其中，所述方法包括：S1、对热等静压后的棒坯在Tγ′以上进行退火处理，其中Tγ′为所述棒坯的全溶温度；S2、在Tγ′以上以自由锻方式进行两次镦拔，每次镦粗的变形量为20-60％且拔回原长；S3、在Tγ′以下进行至少一次镦拔；S4、在Tγ′以下将棒坯锻造到最终尺寸。优选地，步骤S1中，对热等静压后的棒坯在Tγ′+ΔT1进行退火处理，ΔT1为20-60℃。优选地，步骤S2中，在Tγ′+ΔT2以自由锻方式进行两次镦拔，ΔT2为10-30℃，优选地，在Tγ′+ΔT2保温4-6h后进行镦拔，每次镦粗的变形量为20-60％，然后拔回原长。优选地，步骤S3中，依次在Tγ′-ΔT3、Tγ′-ΔT4、Tγ′-ΔT5各进行至少一次镦拔，其中，ΔT3为10-30℃，ΔT4为40-60℃，ΔT5为80-100℃，优选地，在Tγ′-ΔT3、Tγ′-ΔT4、Tγ′-ΔT5各保温2-6h后进行镦拔。优选地，步骤S3中，依次在Tγ′-ΔT3、Tγ′-ΔT4、Tγ′-ΔT5各进行一到两次镦拔，每次镦粗的变形量为20-60％，优选地，镦粗变形量为25-40％，然后拔回原长。优选地，步骤S4中，在Tγ′-ΔT6将棒坯锻造到最终尺寸，ΔT6为10-100℃，优选地，40-60℃，优选地，采用自由锻和径锻组合开坯的方式进行所述锻造。优选地，步骤S1中，退火保温6-32h。本专利技术还提供一种粉末高温合金盘件的制备方法，其中，所述方法包括：S10：采用本专利技术上述的方法制备所述棒材；S20：对所述棒材在Tγ′以下进行热模锻造以得到盘件。优选地，在步骤S20中，对所述棒材在Tγ′-ΔT7进行热模锻造，其中ΔT7为10-100℃，优选地，ΔT7为40-60℃。优选地，在步骤S20中，热模锻造的应变速率为常规工程应变速率。通过上述技术方案，通过在全溶温度Tγ′以上进行高温镦拔，有效消除PPB，通过全溶温度Tγ′以下低温镦拔累积变形量，能够破碎非金属夹杂，提高探伤通过性；通过本专利技术的方法，棒材组织转变为双相细晶组织，具有较好的塑性，适于后期通过低成本热模锻造进行盘件大批量生产。附图说明图1是根据本专利技术的方法的实施例1在热等静压后的金相组织；图2a是根据本专利技术的方法的实施例1在1140℃镦拔后的金相组织，可以看出PPB被大量消除；图2b是根据本专利技术的方法的实施例1在1110℃镦拔后的金相组织，可以看出在晶界处发生双相细晶组织转变；图2c是根据本专利技术的方法的实施例1在1060℃镦拔后的金相组织，可以看出已经发生了大面积的组织转变；图2d是根据本专利技术的方法的实施例1在1020℃镦拔后的金相组织，可以看出棒材晶粒转变成双相细晶晶粒，PPB基本消除；图3是根据本专利技术的方法的实施例1锻造到最终尺寸的棒材的金相组织；图4是根据本专利技术的方法的实施例1中非金属夹杂在低温镦拔后有效破碎，采用高分辨率三维X射线显微镜(型号：ZeissXradia510Versa)；图5a是实施例1热模锻造的盘件实物图；图5b是实施例1的盘件成品图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本专利技术。根据本专利技术的一个方面，提供一种粉末高温合金棒材的制备方法，其中，所述方法包括：S1、对热等静压后的棒坯在Tγ′以上进行退火处理，其中Tγ′为所述棒坯的全溶温度；S2、在Tγ′以上以自由锻方式进行两次镦拔，每次镦拔的变形量为20-60％且拔回原长；S3、在Tγ′以下进行至少一次镦拔；S4、在Tγ′以下将棒坯锻造到最终尺寸。通过在全溶温度Tγ′以上进行高温镦拔，可以有效消除PPB。通过全溶温度Tγ′以下低温镦拔累积变形量，能够破碎非金属夹杂，提高探伤通过性；通过本专利技术的方法，棒材组织转变为双相细晶组织，具有较好的塑性，适于后期通过低成本热模锻造进行盘件大批量生产。优选地，为在晶粒内部和边界上形成粗大的γ′相，从而形成弯曲晶界，以有效提高合金的热加工塑性，步骤S1中，对热等静压后的棒坯在Tγ′+ΔT1进行退火处理，ΔT1为20-60℃。另外，步骤S1中，可以退火保温6-32h。另外，可以选择适当的温度进行高温镦拔(即步骤S2)，以消除PPB。具体的，步骤S2中，可以在Tγ′+ΔT2以自由锻方式进行两次镦拔，ΔT2为10-30℃。优选地，在Tγ′+ΔT2保温4-6h后进行镦拔，每次镦粗的变形量为20-60％，然后拔回原长。在低温镦拔(即步骤S3)中，可以选择适当的温度，并可以采用阶梯降低温度的方式进行。优选地，步骤S3中，依次在Tγ′-ΔT3、Tγ′-ΔT4、Tγ′-ΔT5各进行至少一次镦拔，其中，ΔT3为10-30℃，ΔT4为40-60℃，ΔT5为80-100℃。另外，为确保镦拔的温度，优选地，在Tγ′-ΔT3、Tγ′-ΔT4、Tγ′-ΔT5各保温2-6h后进行镦拔。其中，在Tγ′-ΔT3、Tγ′-ΔT4、Tγ′-ΔT5的各个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末高温合金棒材的制备方法，其特征在于，所述方法包括：/nS1、对热等静压后的棒坯在Tγ′以上进行退火处理，其中Tγ′为所述棒坯合金γ′相的全溶温度；/nS2、在Tγ′以上以自由锻方式进行两次镦拔，每次镦拔的变形量为20-60％且拔回原长；/nS3、在Tγ′以下进行至少一次镦拔；/nS4、在Tγ′以下将棒坯锻造到最终尺寸。/n

【技术特征摘要】
1.一种粉末高温合金棒材的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、对热等静压后的棒坯在Tγ′以上进行退火处理，其中Tγ′为所述棒坯合金γ′相的全溶温度；
S2、在Tγ′以上以自由锻方式进行两次镦拔，每次镦拔的变形量为20-60％且拔回原长；
S3、在Tγ′以下进行至少一次镦拔；
S4、在Tγ′以下将棒坯锻造到最终尺寸。


2.根据权利要求1所述的粉末高温合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤S1中，对热等静压后的棒坯在Tγ′+ΔT1进行退火处理，ΔT1为20-60℃。


3.根据权利要求1所述的粉末高温合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤S2中，在Tγ′+ΔT2以自由锻方式进行两次镦拔，ΔT2为10-30℃，优选地，在Tγ′+ΔT2保温4-6h后进行镦拔，每次镦粗的变形量为20-60％，然后拔回原长。


4.根据权利要求1所述的粉末高温合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤S3中，依次在Tγ′-ΔT3、Tγ′-ΔT4、Tγ′-ΔT5各进行至少一次镦拔，其中，ΔT3为10-30℃，ΔT4为40-60℃，ΔT5为80-100℃，优选地，在Tγ′-ΔT3、Tγ′-ΔT4、Tγ′-ΔT5各保温2-6h后进行镦拔。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张北江，张文云，赵诗棋，刘建涛，田强，陈石富，张国栋，田成刚，
申请(专利权)人：北京钢研高纳科技股份有限公司，钢铁研究总院，中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11