【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高温合金锻造，尤其涉及一种高温合金复杂结构锻件的整体成形方法。
技术介绍
1、航空航天发动机热端部件的服役条件越来越高，高温合金合金化程度也越来越高。以γ′-ni3(al,ti)为强化相的镍基高温合金，由于其在高温下具有高的强塑性，优异的抗蠕变，良好的疲劳性能、抗氧化性、抗腐蚀性等综合性能，已被大量用于航空航天发动机关键热端部件。
2、与此同时，γ′强化相超过40％的复杂合金化高温合金，合金的变形抗力大、热塑性差，易开裂；先进涡轮盘多为复杂结构盘轴一体设计，且对锻件组织均匀性和要求极高。采用传统的开式模锻制备盘轴类盘锻件，锻件晶粒组织不均匀，存在较大的残余应力；与此同时，采用传统的开式模锻，原材料的浪费和后续机加工余量大，锻件的材料利用率低，对于高合金化高温合金来说，这部分增加的成本格外明显。另外，采用传统的闭式模锻，一方面，高合金化的高温合金变形抗力大，对于模锻设备吨位以及模具质量提出了更高的要求，另一方面，冷模组织造成锻件单边加工余量大，锻件的材料利用率低，既浪费原材料，又增加了机加工的工时，增加了锻件成本。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，用以解决传统开式、闭式模锻存在的复杂结构锻件组织均匀性差、较大的残余应力、易开裂、材料利用率低以及机加工工时长等问题中的至少一个，实现了复杂结构锻件锻造过程应变场及温度场的均匀、合理的分布，进而实现高均质复杂结构锻件的制备。
2、本专利技
3、s1、棒坯表面预处理：将棒坯放入锻造加热炉预热至200℃～450℃后对棒坯进行喷涂高温抗氧化剂和润滑剂；
4、s2、锻前预处理：根据锻件复杂程度，对步骤s1中得到的棒坯进行一火次加热或棒坯一火次加热-镦饼-饼坯一火次加热；
5、s3、闭式模具预热：将模具加热至900℃～1150℃备用；
6、s4、等温闭式模锻：将步骤s2中加热后的棒坯或饼坯转移至步骤s4中预热后的闭式模具内，并进行温度补偿；采用锻造设备对等温闭式模具内的棒坯或饼坯进行一火次的锻造成形，制得盘锻件；
7、s5、锻后冷却：将盘锻件从等温闭式模中取出，并放在专用工装冷却；冷却后喷砂处理去除表面涂层；
8、s6、锻后热处理，锻件经固溶处理-一级时效处理-二级时效处理。
9、需要说明的是，所述复杂结构锻件为盘轴一体结构，材质为γ′强化相超过40％的高温合金；
10、所述模具材料为加热至900℃～1150℃仍具有良好强度的材料。
11、进一步地，步骤s2所述锻前预处理工艺参数如下：
12、棒坯一火次加热：棒坯包套后放入加热炉后升温至1000℃～1150℃，保温1～6h；
13、饼坯一火次加热：饼坯包套后放入加热炉升温至1000℃～1150℃，并保温1～6h。
14、需要说明的是，步骤s4所述等温闭式模锻包括等温超塑性闭式模锻。
15、进一步地，步骤s4中所述等温闭式模锻，锻造温度为1000℃～1150℃，保温时间2～8h，温度补偿1000℃～1150℃，保温时间5～30min。
16、具体地，步骤s4中所述锻造设备采用液压锻造机，设备压下速率为0.01～10mm/s。
17、进一步地，步骤s6中所述锻后冷却为盘锻件取出后，在冷却工装中直接盖保温棉冷却至600℃以下，然后覆盖保温棉继续冷却至室温。
18、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
19、1、本专利技术实现了高温合金复杂结构锻件的整体成形，本专利技术采用等温闭式模锻方法，通过温度补偿解决了高温合金在锻造过程中坯料表面温降问题，从根源上避免了因此带来的表面开裂问题。
20、2、本专利技术采用等温闭式模锻方法，解决了因应变场和温度场不均匀带来的晶粒组织不均匀以及锻件残余应力的问题，从而实现了复杂结构盘锻件组织和性能的稳定控制和避免了冷加工过程中的变形问题。
21、3、通过闭式模锻的无毛边和冷模组织少的特点，解决了原材料利用率低的问题，既节约了原材料，又减少了后续的机加工工时。
22、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
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1.一种高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，所述复杂结构锻件为盘轴一体结构，材质为γ′强化相超过40％的高温合金。
3.根据权利要求根据权利要求1所述的高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，步骤S3所述模具材料为加热至900℃～1150℃仍具有良好强度的材料。
4.根据权利要求1所述的高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，步骤S2所述锻前预处理工艺参数如下：
5.根据权利要求根据权利要求1所述的高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，步骤S4所述等温闭式模锻包括等温超塑性闭式模锻。
6.根据权利要求根据权利要求2所述的高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，步骤S4中所述等温闭式模锻，锻造温度为1000℃～1150℃，保温时间2～8h，温度补偿1000℃～1150℃，保温时间5～30min。
7.根据权利要求根据权利要求2所述的高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，
8.根据权利要求根据权利要求2所述的高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，步骤S5中所述锻后冷却为盘锻件取出后，在冷却工装中直接盖保温棉冷却至600℃以下，然后覆盖保温棉继续冷却至室温。
...【技术特征摘要】
1.一种高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，所述复杂结构锻件为盘轴一体结构，材质为γ′强化相超过40％的高温合金。
3.根据权利要求根据权利要求1所述的高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，步骤s3所述模具材料为加热至900℃～1150℃仍具有良好强度的材料。
4.根据权利要求1所述的高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，步骤s2所述锻前预处理工艺参数如下：
5.根据权利要求根据权利要求1所述的高温合金复杂结构锻件的整体成形方法，其特征在于，步骤s4所述等温闭式模锻包...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕少敏，曲敬龙，孙少斌，易出山，罗俊鹏，唐超，杜金辉，侯为学，谢兴飞，
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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