一种镍基粉末高温合金的平模热挤压工艺制造技术

本发明专利技术属于粉末冶金材料技术领域，涉及一种镍基粉末高温合金FGH4096的平模热挤压工艺，通过在热等静压处理后的镍基粉末高温合金FGH4096坯料表面均匀涂抹抗氧化剂，可大大减少坯料高温加热后的氧化，减少坯料表面的氧化皮，可降低挤压过程中的阻力，也会减少因为太多氧化皮导致挤压棒材表面质量变差的现象；另外，控制坯料从出炉转移到挤压工作台的转移时间≤50s，且在此期间对坯料表面快速均匀喷撒玻璃润滑剂，以降低挤压过程中的阻力、减少抗力。该工艺，能够避免坯料热挤压过程开裂，消除原始颗粒边界物(PPB)，闭合热诱导孔洞，细化晶粒，调整析出相的分布，同时还能够提高塑性和疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种镍基粉末高温合金的平模热挤压工艺
本专利技术属于粉末冶金材料
，涉及镍基粉末高温合金，具体涉及一种镍基粉末高温合金FGH4096的平模热挤压工艺。
技术介绍
镍基粉末高温合金是采用粉末冶金工艺制备的镍基高温合金，具有组织均匀、无宏观偏析、合金化程度高、屈服强度高、抗氧化性能和抗疲劳性能好等优点，因此其是热结构部件的常用材料之一。FGH4096高温合金作为典型的第二代粉末高温合金，具有高的蠕变强度、裂纹扩展抗力以及损伤容限，最高使用温度可达530℃。利用其制造的高压涡轮盘、封严环和粉末盘等，广泛应用于航空发动机涡轮盘等热端部件上。热挤压工艺综合了热压缩和热加工变形的特点，能够明显改善合金的冶金质量，提高并发挥合金的潜在性能。FGH4096高温合金的热挤压工艺，能够消除热等静压合金中原始颗粒边界(PPB)这种严重缺陷，闭合热诱导孔洞，还能够细化晶粒，调整γ′析出相均匀分布，提高合金的塑性和寿命，同时为后续热加工或热处理工艺提供良好的显微组织准备。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。目前，在粉末涡轮盘件的制造过程中，挤压工序中坯料极易开裂，而影响粉末镍基高温合金的热挤压工艺主要涉及坯料的润滑，抗氧化处理，挤压模具设计，挤压比，挤压速度，挤压温度和模角以及包套材料等参数。因此如何提高FGH4096合金的热塑性，研究FGH4096合金成熟的热挤压工艺参数，就成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种镍基粉末高温合金FGH4096的平模热挤压工艺。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种镍基粉末高温合金FGH4096的平模热挤压工艺，具体包括：步骤1)、将使用等离子旋转电极制粉方法获得的镍基高温合金FGH4096粉末进行静电去夹杂、筛分后获得粒度15~53μm的合格粉末；步骤2)、将获得合格粉末置于不锈钢包套中，进行真空装粉、脱气与封焊处理；步骤3)、对装满粉的不锈钢包套进行热等静压处理得到坯料；步骤4)、在步骤3)得到的坯料表面均匀涂抹抗氧化剂，并加热到200~250℃，保温2~4h，空冷至室温；步骤5)、将步骤4)处理后的坯料在加热炉内加热至450~550℃，保温2~8h，然后以10~20℃/s的速度升温至1050~1100℃；步骤6)、将步骤5)处理后的坯料转移至挤压工作台进行热挤压得到挤压棒材；其中，所述坯料从出加热炉转移到挤压工作台的转移时间≤50s，且在所述转移时间内对坯料表面均匀喷撒玻璃润滑剂，所述挤压工作台的挤压比为4:1~7:1，挤压杆速度为30~80mm/s；步骤7)、对步骤6)得到的挤压棒材进行冷却处理，得到挤压态镍基粉末高温合金FGH4096棒材。进一步，所述步骤1)中镍基高温合金FGH4096粉末的夹杂含量小于3个/500g。进一步，所述步骤3)的不锈钢包套为冶金结合的316不锈钢。进一步，所述步骤3)采用热等静压炉进行热等静压处理，所述热等静压炉的工作温度为1070~1130℃，保温时间为2~4h。进一步，所述步骤6)，挤压前分别在坯料的前、后端放置玻璃垫片。进一步，所述步骤6)中的挤压工作台包括挤压杆、挤压筒及挤压平模。进一步，所述步骤7)中的冷却处理方式为：将步骤6)得到的挤压棒材放置在空气中冷却至室温。与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案包括以下有益效果：通过在热等静压处理后的镍基粉末高温合金FGH4096坯料表面均匀涂抹抗氧化剂，可大大减少坯料高温加热后的氧化，减少坯料表面的氧化皮，可降低挤压过程中的阻力，也会减少因为太多氧化皮导致挤压棒材表面质量变差的现象；另外，控制从出炉转移到挤压工作台的转移时间≤50s，且在此期间对坯料快速均匀喷撒玻璃润滑剂，以降低挤压过程中的阻力、减少抗力。此外，镍基粉末高温合金FGH4096外层采用冶金结合的316不锈钢包套包覆，可降低成本而不用制造专用包套包覆；将挤压后的棒材放置在空气中冷却至室温，空冷速度缓慢，能够避免坯料在冷却过程中产生较大的变形和翘曲；通过在坯料的前端放置玻璃垫片，以降低挤压开始阶段的抗力，促进材料起初的顺利挤出；通过在坯料的后端放置玻璃垫片，以减少压余。附图说明图1为本专利技术提供的FGH4096粉末形貌图；图2为本专利技术提供的316不锈钢包套的结构示意图；图3为本专利技术提供的经热等静压处理后的坯料的结构示意图；图4为本专利技术提供的热等静压态FGH4096合金的金相组织图；图5为本专利技术提供的热挤压工作台在挤压时的结构示意图；图6为本专利技术提供的热挤压处理后的镍基粉末高温合金FGH4096的组织图。其中：1、挤压杆；2、玻璃垫片；3、挤压筒；4、不锈钢包套；5、挤压平模。具体实施方式为了提高FGH4096合金的热塑性，本专利技术提供了一种镍基粉末高温合金FGH4096的平模热挤压工艺，具体包括：步骤1)、将使用等离子旋转电极（PREP）制粉方法制得的镍基高温合金FGH4096粉末进行静电去夹杂、筛分后得到合格粉末，粉末形貌如附图1所示，粉末粒度范围为15~53μm，夹杂含量小于3个/500g；步骤2)、将获得的合格粉末置于不锈钢包套4中，进行真空装粉、脱气与封焊处理，不锈钢包套4的形状如附图2所示；步骤3)、对装满粉的不锈钢包套4进行热等静压处理得到坯料，热等静压处理后的坯料结构如附图3所示；热等静压处理后FGH4096合金的组织如附图4所示，由附图4可以看出，热等静压处理后产品金相组织中含有大量的原始颗粒边界碳化物（PPB）；步骤4)、在步骤3)得到的坯料表面均匀涂抹抗氧化剂，并加热到200~250℃，保温2~4h，空冷至室温；涂抹抗氧化剂可以大大减少坯料高温加热后的氧化，减少坯料表面的氧化皮，可降低挤压过程中的阻力，也会减少因为太多氧化皮导致挤压棒材表面质量变差的现象；步骤5)、将步骤4)处理后的坯料在加热炉内加热至450~550℃，保温2~8h，然后以10~20℃/s的速度升温至1050~1100℃；步骤6)、将步骤5)处理后的坯料转移至挤压工作台进行热挤压得到挤压棒材；其中，挤压工作台的结构如附图5所示，包括挤压杆1、挤压筒3及挤压平模5，挤压比为4:1~7:1，挤压杆1速度为30~80mm/s；在热挤压过程中，将步骤5）处理后的坯料从出炉转移到挤压工作台的转移时间≤50s，且在此期间对坯料表面快速均匀喷撒玻璃润滑剂，以降低挤压过程中的阻力、减少抗力；步骤7)、对步骤6)得到的挤压棒材进行冷却处理，得到挤压态镍基粉末高温合金FGH4096棒材，对其进行金相观察如附图6所示，组织晶粒度可达到11级，比采用其他方法的热挤压后9级晶粒细化了2个级别，热等静压态组织中的原始颗粒边界碳化物（PPB）得到了极大的破碎，无热诱导孔洞，晶粒细化，γ′强化相均匀分布；所述冷却处理具体为：将热挤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍基粉末高温合金的平模热挤压工艺，其特征在于，具体包括：/n步骤1)、将使用等离子旋转电极制粉方法获得的镍基高温合金FGH4096粉末进行静电去夹杂、筛分获得粒度15~53μm的合格粉末；/n步骤2)、将获得的合格粉末置于不锈钢包套（4）中，进行真空装粉、脱气与封焊处理；/n步骤3)、对装满粉的不锈钢包套（4）进行热等静压处理得到坯料；/n步骤4)、在步骤3)得到的坯料表面均匀涂抹抗氧化剂，并加热到200~250℃，保温2~4h，空冷至室温；/n步骤5)、将步骤4)处理后的坯料在加热炉内加热至450~550℃，保温2~8h，然后以10~20℃/s的速度升温至1050~1100℃；/n步骤6)、将步骤5)处理后的坯料转移至挤压工作台进行热挤压得到挤压棒材；其中，所述坯料从出加热炉转移到挤压工作台的转移时间≤50s，且在所述转移时间内对坯料表面均匀喷撒玻璃润滑剂，挤压工作台的挤压比为4:1~7:1，挤压杆（1）速度为30~80mm/s；/n步骤7)、对步骤6)得到的挤压棒材进行冷却处理，得到挤压态镍基粉末高温合金FGH4096棒材。/n

【技术特征摘要】
1.一种镍基粉末高温合金的平模热挤压工艺，其特征在于，具体包括：
步骤1)、将使用等离子旋转电极制粉方法获得的镍基高温合金FGH4096粉末进行静电去夹杂、筛分获得粒度15~53μm的合格粉末；
步骤2)、将获得的合格粉末置于不锈钢包套（4）中，进行真空装粉、脱气与封焊处理；
步骤3)、对装满粉的不锈钢包套（4）进行热等静压处理得到坯料；
步骤4)、在步骤3)得到的坯料表面均匀涂抹抗氧化剂，并加热到200~250℃，保温2~4h，空冷至室温；
步骤5)、将步骤4)处理后的坯料在加热炉内加热至450~550℃，保温2~8h，然后以10~20℃/s的速度升温至1050~1100℃；
步骤6)、将步骤5)处理后的坯料转移至挤压工作台进行热挤压得到挤压棒材；其中，所述坯料从出加热炉转移到挤压工作台的转移时间≤50s，且在所述转移时间内对坯料表面均匀喷撒玻璃润滑剂，挤压工作台的挤压比为4:1~7:1，挤压杆（1）速度为30~80mm/s；
步骤7)、对步骤6)得到的挤压棒材进行冷却处理，得到挤压态镍基粉末高温合金FGH4096棒材。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蕾蕾，瞿宗宏，宋嘉明，白瑞敏，罗成，赖运金，王庆相，梁书锦，
申请(专利权)人：西安欧中材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61