【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接，具体而言，涉及一种gh4151合金件的惯性摩擦焊接方法。
技术介绍
1、惯性摩擦焊接技术是一种高效获得高性能焊接接头的焊接方法。目前，国内尚未全面突破高性能航空涡轮盘件的整体焊接技术，但相关的应用迫在眉睫。
2、随着难变形高温合金技术的成熟，gh4151难变形高温合金迅速发展，gh4151合金作为一种新型难变形镍基高温合金，因其优异的综合性能和较高的服役温度，成为最具发展潜力的新一代涡轮盘用变形高温合金，该合金添加了35wt.％的固溶强化元素cr、co、mo、w，同时时效强化元素al、ti、nb质量分数之和高达10％，γ’强化相质量分数高达54％，热强性优异，其性能与fgh4097合金相当，能够在750～800℃环境下长期稳定服役，成为新一代航空发动机涡轮盘材料的理想选择。
3、随着国内航空发动机推重比的提高，要求gh4151合金整体叶盘采用惯性焊接的方式连接，从而达到减重、提高推比的目的。现有技术的gh4151合金件的焊接接头容易开裂，焊接接头力学性能差，缺乏一套完整的焊前、焊后处理工艺及焊接工艺来改善gh4151合金焊接性及惯性焊接头综合力学性能。
4、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的在于提供一种gh4151合金件的惯性摩擦焊接方法，以解决现有技术的gh4151合金件的焊接接头容易开裂，焊接接头综合性能差的技术问题；本专利技术的方法，通过焊前处理、焊接、及焊后处理工艺的配合，可获得焊合性
2、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
3、一种gh4151合金件的惯性摩擦焊接方法，包括以下步骤：
4、(a)将待焊接的gh4151合金件进行固溶处理和时效处理，得到预处理合金件；
5、(b)将步骤(a)得到的所述预处理合金件进行惯性摩擦焊接；所述惯性摩擦焊接的转动惯量为250～900kg·m2，焊接转速为300～1000r/min；所述惯性摩擦焊接采用依次进行的第一焊接压力和第二焊接压力；所述第一焊接压力为300～1500kn，所述第二焊接压力为500～1800kn；
6、(c)对步骤(b)中惯性摩擦焊接得到的焊件进行热处理；
7、所述时效处理的级数为x级，0≤x≤2，所述热处理的级数为y级，1≤y≤2，且2≤x+y≤4。
8、在一种实施方式中，所述固溶处理的温度为1000～1200℃，所述固溶处理的时间为2～16h。
9、在一种实施方式中，所述固溶处理的温度为1050～1170℃，所述固溶处理的时间为4～12h。
10、在一种实施方式中，当x＝1时，所述时效处理包括第一焊前时效处理，所述第一焊前时效处理的温度为750～880℃，所述第一焊前时效处理的时间为2～10h。
11、在一种实施方式中，当x＝2时，所述时效处理包括第一焊前时效处理和第二焊前时效处理；所述第一焊前时效处理的温度为750～880℃，所述第一焊前时效处理的时间为2～10h；所述第二焊前时效处理的温度为700～780℃，所述第二焊前时效处理的时间为1～18h。
12、在一种实施方式中，所述惯性摩擦焊接的转动惯量为300～560kg·m2；所述焊接转速为550～900r/min；所述第一焊接压力为500～1400kn，第二焊接压力为800～1600kn。
13、在一种实施方式中，所述惯性摩擦焊接的转动惯量为380～500kg·m2；所述焊接转速为600～800r/min；所述第一焊接压力为500～1100kn，第二焊接压力为800～1500kn。
14、在一种实施方式中，当y＝1时，所述热处理包括第一焊后时效处理，所述第一焊后时效处理的温度为730～880℃，所述第一焊后时效处理的时间为2～10h。
15、在一种实施方式中，当y＝2时，所述热处理包括第一焊后时效处理和第二焊后时效处理；所述第一焊后时效处理的温度为730～880℃，所述第一焊后时效处理的时间为2～10h；所述第二焊后时效处理的温度为700～780℃，所述第二焊后时效处理的时间为5～18h。
16、在一种实施方式中，所述gh4151合金件包括环形件；所述环形件的外径为52～300mm，所述环形件的壁厚为6～20mm。
17、在一种实施方式中，当所述gh4151合金件的外径为52～100mm，壁厚为10～20mm，所述第一焊接压力为300～650kn，所述第二焊接压力为500～800kn；当所述gh4151合金件的外径为100～150mm，壁厚为6～10mm，所述第一焊接压力为650～900kn，所述第二焊接压力为800～1000kn；当所述gh4151合金件的外径为150～300mm，壁厚为6～10mm，所述第一焊接压力为900～1500kn，所述第二焊接压力为1000～1800kn。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
19、本专利技术通过对待焊接的gh4151合金件预先进行固溶处理，以使合金中强化相部分回溶，提高母材塑性和焊接性，有利于后期的惯性摩擦焊接成功；在需要避免焊后长时热处理的情况下，焊前采用固溶+时效/部分时效热处理。对不同尺寸的环形件采用适宜的惯性摩擦焊接参数，优化焊接过程的焊接热输入量及热转换效率，从而保证焊接接头焊合良好。惯性摩擦焊接过程用时短、效率高，可重复性好，焊接过程不产生有害烟雾及高亮度弧光，对环境及操作者不易产生危害。由于焊接时整个焊接面几乎同时摩擦、同时加热、同时焊接，焊接接头收缩量及残余应力分布较为均匀，焊接接头质量较高；焊接后采用适合的热处理工艺，与焊前的固溶处理和时效处理相配合，可进一步强化组织性能，有利于焊接接头和母材的性能恢复和调控，使母材和接头性能匹配，同时提高焊接接头的力学性能。
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1.一种GH4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的GH4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为1000～1200℃，所述固溶处理的时间为2～16h。
3.根据权利要求1所述的GH4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，当x＝1时，所述时效处理包括第一焊前时效处理，所述第一焊前时效处理的温度为750～880℃，所述第一焊前时效处理的时间为2～10h。
4.根据权利要求1所述的GH4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，当x＝2时，所述时效处理包括第一焊前时效处理和第二焊前时效处理；
5.根据权利要求1所述的GH4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，所述惯性摩擦焊接的转动惯量为300～560kg·m2；
6.根据权利要求5所述的GH4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，所述惯性摩擦焊接的转动惯量为380～500kg·m2；
7.根据权利要求1所述的GH4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，当y＝1时，所述
8.根据权利要求1所述的GH4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，当y＝2时，所述热处理包括第一焊后时效处理和第二焊后时效处理；
9.根据权利要求1所述的GH4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，所述GH4151合金件包括环形件；所述环形件的外径为52～300mm，所述环形件的壁厚为6～20mm。
10.根据权利要求9所述的GH4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，当所述GH4151合金件的外径为52～100mm，壁厚为10～20mm，所述第一焊接压力为300～650kN，所述第二焊接压力为500～800kN；
...【技术特征摘要】
1.一种gh4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的gh4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为1000～1200℃，所述固溶处理的时间为2～16h。
3.根据权利要求1所述的gh4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，当x＝1时，所述时效处理包括第一焊前时效处理，所述第一焊前时效处理的温度为750～880℃，所述第一焊前时效处理的时间为2～10h。
4.根据权利要求1所述的gh4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，当x＝2时，所述时效处理包括第一焊前时效处理和第二焊前时效处理；
5.根据权利要求1所述的gh4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，所述惯性摩擦焊接的转动惯量为300～560kg·m2；
6.根据权利要求5所述的gh4151合金件的惯性摩擦焊接方法，其特征在于，所述惯性...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨姗洁，谢兴飞，王中琳，吕少敏，曲敬龙，
申请(专利权)人：北京钢研高纳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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