一种短流程及高材料利用率的高温合金环件的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于粉末冶金技术领域，涉及一种短流程及高材料利用率的高温合金环件的制备方法及其应用

【技术实现步骤摘要】
一种短流程及高材料利用率的高温合金环件的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于粉末冶金
，涉及高温合金环件的制备，具体涉及一种短流程及高材料利用率的高温合金环件的制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]高温合金是指以铁
、
镍
、
钴为基，能够在
600℃
以上的高温及一定应力下长期工作的一类金属材料，其具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能
、
断裂韧性等综合性能，亦被称为“超合金”，主要应用于航空航天领域和能源领域，适用于制造航空
、
航天等高温结构件，主要产品有热轧棒材
、
板材
、
丝材
、
盘件及环件等
。
[0003]传统高温合金环件的成形方式是将大尺寸铸态棒经过多火次的镦粗
、
冲孔
、
多火次冲轧
、
热处理及机加获得最终尺寸的环件，该成形工艺技术过程中，主要存在以下几点不足：
1)
原材料采用铸造的大尺寸棒材，原材料存在成分偏析
、
组织不均匀情况，该缺陷会遗传至环件组织中，性能各向存在差异；
2)
传统的高温合金环件制备过程存在粗棒多火次镦粗
、
冲孔工序，该过程中会产生材料的损耗，材料利用率较低；
3)
传统高温合金环件生产过程为保证最终成形件的成形尺寸，需要至少2火次以上的镦粗及轧制获得细小的晶粒组织，该工序需多次加热反复变形，导致流程较多，工序复杂
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种短流程及高材料利用率的高温合金环件的制备方法及其应用，以克服传统高温合金环形件成形工艺存在的材料利用率低
、
工序复杂
、
组织存在不均匀性
、
性能稳定性差
、
生产过程加热火次多，能源消耗大等问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]一方面，本专利技术提供了一种短流程及高材料利用率的高温合金环件的制备方法，具体包括以下步骤：
[0007]S1、
利用等离子旋转电极法制备高温合金金属球形粉末，且成分满足
GB/T14992
的成分要求；
[0008]S2、
根据高温合金环件的尺寸设计环件包套；
[0009]S3、
将
S1
制得的高温合金金属球形粉末装入所述环件包套中，待粉末装满后，对所述环件包套进行抽真空并加热
、
保温
、
除气及封焊处理；
[0010]S4、
对
S3
封焊后的装粉环件包套进行热等静压处理，热等静压完成后随炉冷却，冷却温度
≤15℃/min
；其中，热等静压温度为
1140℃
～
1310℃
，热等静压压力为
115MPa
～
155MPa
，热等静压时间
≥3h
；
[0011]S5、
对
S4
热等静压后的包套进行酸洗，去除表面的包套，再经过喷砂，获得高温合金环坯；
[0012]S6、
对
S5
中的高温合金环坯进行加热并保温，加热温度为
990℃
～
1160℃
，保温时间为
40min
～
120min
；
[0013]S7、
对加热并保温处理后的高温合金环坯进行一次轧制得高温合金环件，轧制变形量为
15
％～
20
％，轧制应变速率为
0.03s
‑1～
0.1s
‑1；
[0014]S8、
对
S7
中的高温合金环件进行热处理；
[0015]S9、
对
S8
处理后的高温合金环件进行机加工，获得所需尺寸的高温合金环件
。
[0016]进一步，所述
S1
具体为：选取筛分粒度范围为
45
μ
m
～
106
μ
m
，激光粒度分布中位径
D50
为
50
～
60
μ
m
的等离子旋转电极法制备高温合金金属球形粉末
。
[0017]进一步，所述高温合金金属球形粉末中
O
含量＜
100ppm、N
含量＜
50ppm。
[0018]进一步，所述
S2
中环件包套内直径为高温合金环件内直径的
50
％～
70
％；环件包套的外直径为高温合金环件外直径的
125
％～
135
％，环件包套的厚度为高温合金环件厚度的
150
％～
180
％
。
[0019]进一步，所述环件包套的材质采用
20
钢或者
45
钢，且厚度为
2.5mm
～
8mm。
[0020]进一步，所述
S3
中真空度
≤5
×
10
‑3Pa
，加热温度为
420℃
～
500℃
，保温时间
≥6h。
[0021]进一步，所述
S5
酸洗溶液中
HNO3、HCl、H2O
的体积比为
2:1:7。
[0022]其中，所述
S8
中热理制度为：固溶温度为
990℃
～
1310℃
，保温时间为
0.5h
～
2h
，空冷；
[0023]或者，所述
S8
中热处理制度为：固溶温度为
990℃
～
1310℃
，保温时间为
0.5h
～
2h
，空冷；时效温度为
795℃
～
955℃
，保温时间为
4h
～
12h
，空冷
。
[0024]另一方面，本专利技术还提供了如上所述的制备方法在
GH3625
合金
、GH4099
合金或
GH4169
合金的应用
。
[0025]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：
1)
本专利技术中，原材料选用金属粉末热等静压后的近净环坯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种短流程及高材料利用率的高温合金环件的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、
利用等离子旋转电极法制备高温合金金属球形粉末，且成分满足
GB/T14992
的成分要求；
S2、
根据高温合金环件的尺寸设计环件包套；
S3、
将
S1
制得的高温合金金属球形粉末装入所述环件包套中，待粉末装满后，对所述环件包套进行抽真空并加热
、
保温
、
除气及封焊处理；
S4、
对
S3
封焊后的装粉环件包套进行热等静压处理，热等静压完成后随炉冷却，冷却温度
≤15℃/min
；其中，热等静压温度为
1140℃
～
1310℃
，热等静压压力为
115MPa
～
155MPa
，热等静压时间
≥3h
；
S5、
对
S4
热等静压后的包套进行酸洗，去除表面的包套，再经过喷砂，获得高温合金环坯；
S6、
对
S5
中的高温合金环坯进行加热并保温，加热温度为
990℃
～
1160℃
，保温时间为
40min
～
120min
；
S7、
对加热并保温处理后的高温合金环坯进行一次轧制得高温合金环件，轧制变形量为
15
％～
20
％，轧制应变速率为
0.03s
‑1～
0.1s
‑1；
S8、
对
S7
中的高温合金环件进行热处理；
S9、
对
S8
处理后的高温合金环件进行机加工，获得所需尺寸的高温合金环件
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述
S1
具体为：选取筛分粒度范围为
45
μ
m
～
106
μ
m
，激光粒度分布中位径
D50
为
50
～
60
μ
m
的等离子旋转电极法制备高温合金金属球形粉末
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宽，王庆相，李少强，马冬，岳娇，唐洪奎，王永哲，瞿宗宏，赖运金，
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：