一种高承压泵体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高承压泵体的制备方法，采用热等静压粉末冶金方法制备高内部质量和高表面质量复杂流道结构高承压泵体，具体步骤为先制备粉末冶金包套所需的原材料QA低碳钢；加工高承压泵体成形外包套和流道型芯，通过焊接得到高承压泵体成形包套；装入超低间隙相TC4ELI钛合金球形粉末进行热等静压处理得到高承压泵体。针对火箭发动机用复杂流道结构高承压泵体部件，利用本工艺制备出的钛合金部件，具有高内部质量、高表面质量、高尺寸精度、高性能的优点，同时相比较其他工艺方法大幅度提高了质量、缩短了生产周期、提高了生产效率。提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高承压泵体的制备方法


[0001]本专利技术公开了一种热等静压粉末冶金工艺制备复杂流道高承压泵体的成形方法，属于复杂流道钛合金构件制造


技术介绍

[0002]钛合金因具有低密度、高比强度、耐腐蚀和良好的低温性能等优异特性，在火箭发动机制造领域获得了大量的应用。由钛合金应用所带来的减重效应，不但可以进一步改善火箭发动机的设计水平和飞行性能，亦可以节省大量的高能燃料，从而进一步降低发射成本，大幅度延长卫星的使用寿命。
[0003]目前，火箭发动机复杂流道泵体类部件广泛采用铸造方法成形，随着火箭发动机性能要求越来越高，泵体流道和结构设计越来越复杂，工况条件越来越苛刻，铸造成形方法和成形质量已经不能满足质量要求。急需要通过一种新型的成形方法来进行复杂流道结构的一体成形，同时具有高表面质量和高内部质量的技术优势。
[0004]粉末冶金热等静压(HIP)近净成形技术在制备各种复杂结构产品时具有极大的灵活性，不仅能够近净成形各种外形复杂的产品，还能制造内腔具有复杂形状的产品，可以大幅度提高材料利用率，降低生产成本，保障零部件具有高内部质量和高表面质量，并具有批次质量稳定性的工艺优势，是今后发展高质量零部件成形的重要工艺方法之一。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种高承压泵体的制备方法，采用热等静压粉末冶金方法制备高内部质量和高表面质量复杂流道结构高承压泵体。本专利技术方法解决的技术问题是：解决传统铸造工艺无法满足整体极端复杂流道结构高承压泵体的质量要求问题，提出采用热等静压粉末冶金工艺方法制备高内部质量和高表面质量复杂流道结构高承压泵体。
[0006]本专利技术的技术解决方案是：
[0007]一种高承压泵体的制备方法，采用热等静压粉末冶金方法制备高内部质量和高表面质量复杂流道结构高承压泵体，具体步骤如下：
[0008](1)制备出粉末冶金包套所需的原材料QA低碳钢，材料质量分数组成：碳占0.30～0.45％，硅占0.2～0.39％，锰占0.50～0.80％，钼占1.50～2.50％，磷≤0.040％，S≤0.040％，铬≤0.20％，镍≤0.20％，余量为铁。
[0009](2)设计高承压泵体包套，加工高承压泵体成形外包套和流道型芯。
[0010](3)将步骤(2)加工得到的高承压泵体外包套和型芯进行组合装配并进行焊接，得到高承压泵体成形包套；
[0011](4)在步骤(3)得到的高承压泵体成形包套中装入超低间隙相TC4ELI钛合金球形粉末，球形粉末粒径45μm～180μm；所述超低间隙相TC4ELI钛合金球形粉末充满高承压泵体成形包套空间；
[0012]TC4ELI钛合金球形粉末成分：Al为5.5～6.8％、V为3.5～4.5％、Fe≤0.15％、Si≤0.15％、C≤0.08％、N≤0.05％、H≤0.0125％、O≤0.13％、余量为Ti。
[0013](5)，将步骤(4)中灌粉的高承压泵体包套，进行高温下抽真空，真空度≤10-3
Pa，然后进行封焊；
[0014](6)，将步骤(5)封焊后的高承压泵体成形包套进行热等静压处理，热等静压工艺为940℃～960℃，120MPa～140MPa氩气压力，保温2小时～3小时，炉冷至300℃以下出炉；将热等静压后的高承压泵体包套通过机械加工或化学溶解的方法进行去除，得到高承压泵体部件。
[0015]本专利技术优点：
[0016]针对火箭发动机用复杂流道结构高承压泵体部件，利用本工艺制备出的钛合金部件，具有高性能、高尺寸精度、高表面质量等优点，同时相比较其他工艺方法大幅度提高了质量、缩短了生产周期、提高了生产效率。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围不受实施例的限制，如果该领域的技术熟练人员根据上述
技术实现思路
对本专利技术做出一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。
[0018]实施例1
[0019]第1步，制备出粉末冶金包套所需的原材料QA低碳钢，材料质量分数组成：碳占0.30％，硅占0.2％，锰占0.50％，钼占1.50％，磷≤0.040％，S≤0.040％，铬≤0.20％，镍≤0.20％，余量为铁。
[0020]第2步，设计高承压泵体包套，加工高承压泵体成形外包套和流道型芯。
[0021]第3步，将步骤(2)加工得到的高承压泵体外包套和型芯进行组合装配并进行焊接，得到高承压泵体成形包套；
[0022]第4步，在步骤(3)得到的高承压泵体成形包套中装入超低间隙相TC4ELI钛合金球形粉末，球形粉末粒径45μm～180μm；超低间隙相TC4ELI钛合金球形粉末充满高承压泵体成形包套空间；
[0023]TC4ELI粉末成分：Al为5.5～6.8％、V为3.5～4.5％、Fe≤0.15％、Si≤0.15％、C≤0.08％、N≤0.05％、H≤0.0125％、O≤0.13％、余量为Ti。
[0024]第5步，将步骤(4)中灌粉的高承压泵体包套，进行高温下抽真空，真空度≤10-3
Pa，然后进行封焊；
[0025]第6步，将步骤(5)封焊后的高承压泵体成形包套进行热等静压处理，热等静压工艺为940℃℃，120MPa MPa氩气压力，保温2小时，炉冷至300℃出炉；
[0026]第7步，将热等静压后的高承压泵体包套通过机械加工或化学溶解的方法进行去除，得到高承压泵体部件。
[0027]实际应用：
[0028]热等静压粉末冶金工艺制备的TC4ELI高承压泵体在20MPa压力下液体甲烷中使用，产品质量相比铸件无冷隔和流痕以及夹渣缺陷，能达到GJB2896A-2007标准规定的Ⅰ类B级要求，内部质量更好。粉末冶金工艺尺寸精度可以达到CT6级，相比较铸件CT7级精度更
高，表面粗糙度可以达到Ra4.0μm，相比铸件Ra12.6μm，表面质量更好。产品使用寿命相比铸件使用寿命延长50％，经济效益显著。
[0029]表1力学性能对比
[0030] Rm(MPa)RPo.2A(％)Z(％)铸态性能840 813粉末冶金性能936 14.546
[0031]实施例2
[0032]第1步，制备出粉末冶金包套所需的原材料QA低碳钢，材料质量分数组成：碳占0.45％，硅占0.39％，锰占0.80％，钼占2.50％，磷≤0.040％，S≤0.040％，铬≤0.20％，镍≤0.20％，余量为铁。
[0033]第2步，设计高承压泵体包套，加工高承压泵体成形外包套和流道型芯。
[0034]第3步，将步骤(2)加工得到的高承压泵体外包套和型芯进行组合装配并进行焊接，得到高承压泵体成形包套；
[0035]第4步，在步骤(3)得到的高承压泵体成形包套中装入超低间隙相TC4ELI钛合金球形粉末，球形粉末粒径45μm～180μm；超低间隙相TC4ELI钛合金球形粉末充满高承压泵体成形包套本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高承压泵体的制备方法，其特征在于：采用热等静压粉末冶金方法制备高内部质量和高表面质量复杂流道结构高承压泵体，具体步骤如下：(1)制备粉末冶金包套所需的原材料QA低碳钢；(2)加工高承压泵体成形外包套和流道型芯；(3)制备高承压泵体成形包套：将步骤(2)加工得到的高承压泵体外包套和流道型芯进行组合装配并焊接，得到高承压泵体成形包套；(4)在步骤(3)得到的高承压泵体成形包套中装入超低间隙相TC4ELI钛合金球形粉末；(5)将步骤(4)得到的灌粉的高承压泵体包套，进行高温下抽真空，真空度≤10-3
Pa，然后进行封焊；(6)，将步骤(5)封焊后的高承压泵体成形包套进行热等静压处理；将热等静压后的高承压泵体包套通过机械加工或化学溶解的方法进行去除，得到高承压泵体。2.根据权利要求1所述的高承压泵体的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中原材料QA低碳钢的元素组成如下：按质量分数计，碳占0.30～0.45％，硅占0.2～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：史昆，赵军，曲赫威，刘时兵，刘鸿羽，包春玲，倪嘉，宁兆生，王彦鹏，
申请(专利权)人：沈阳铸造研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：