【技术实现步骤摘要】
本申请涉及高温合金的，具体涉及一种耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法。
技术介绍
1、随着新一代航空、航天发动机的发展，推重比的提高对关键部件的高温性能和强度提出了更高的需求，涡轮盘作为发动机关键核心热端转动部件，其优异的综合性能已经成为制造先进航空发动机不可或缺的关键。我国新一代液体火箭发动机涡轮盘材料选用gh4586合金，该合金使用温度为-196℃～800℃，具有优异的强度、良好的抗氧化、抗热腐蚀等综合性能，并且能够在850℃短期服役。
2、随着新型发动机的发展，该合金涡轮盘尺寸增加，并且使用温度有了进一步的提升，由于gh4586合金沉淀强化相γ′相含量接近30％，固溶强化元素mo+w元素含量超过11％，属于难变形高温合金，材料热成形变形抗力大、可锻温度范围窄，热变形参数对微观组织影响较大，制备工艺不当会使得该合金在锻造过程中开裂，并出现组织不均匀的问题，给制备过程带来极大的困难。此外，由于合金的各向异性，变形方向位错密度大，从而提高了力学性能，而压缩方向力学性能下降，如何平衡变形量分配的问题也成为该锻件制备的关键。
3、锻件的组织和性能是涡轮盘质量的前提和基础，因此，为了满足新型发动机的研制需求、进一步提升涡轮盘的可靠性，亟需开发出一种gh4586合金大尺寸涡轮盘的制备工艺，减小热加工过程中的开裂倾向、保证合金的组织均匀性以及良好的综合力学性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，已解决现有的技术中存在的
2、第一方面，本专利技术提供了一种耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，包括依次进行以下步骤：
3、将gh4586合金棒材按照涡轮盘锻件投料重量进行切分下料，下好的棒料在1000～1150℃保温后进行第一火镦粗，将饼坯在1000～1150℃保温后进行第二火镦粗，得到gh4586涡轮盘饼坯；
4、所述棒坯第一火镦粗和所述棒坯第二火镦粗时，平砧温度≥200℃，压下速度10～20mm/s，变形量30％～70％，转移时间＜120s，锻造时间＜60s；
5、然后将饼坯在1000～1150℃保温处理后进行模锻，得到gh4586合金锻件毛坯，接下来进行固溶热处理和时效热处理，最终得到gh4586合金大尺寸涡轮盘锻件。
6、本申请提供的技术方案，结合有限元数值模拟计算，对锻件镦粗以及模锻工序的温度场和应变场的变化进行了模拟分析(如图2所示为本申请的gh4586大尺寸涡轮盘制备过程的应变场模拟图；如图3所示为本申请的gh4586大尺寸涡轮盘制备过程的温度场模拟图)，在结合现场设备控制大尺寸涡轮盘锻造成形过程中关键工艺参数、控制组织均匀性，明确锻造工艺窗口并精确控制工艺参数，考虑等效应变的同时还需要针对变形方便开展研究，确保关键部位有一定的径向、弦向变形，以提高gh4586合金超大尺寸涡轮盘力学性能，减小制备过程中的开裂倾向，提高锻件成材率，降低经济成本。采用本申请提供的技术方案制备gh4586大尺寸涡轮盘，锻件力学性能优异。
7、如图1所示为本申请的gh4586大尺寸涡轮盘制备过程的镦粗、模锻模拟图。
8、优选地，棒材下料直径250～400mm，坯料倒角r20mm以上。
9、优选地，所述第一火镦粗和第二火镦粗前，棒料加热时坯料间距≥100mm，不允许叠装，加热温度1000～1150℃，保温时间2～5h。
10、优选地，所述第一火镦粗和第二火镦粗前，棒料加热时坯料间距≥100mm，不允许叠装，加热温度1050～1150℃，保温时间2～4h。
11、优选地，所述棒坯第一次镦粗时，平砧温度≥200℃，压下速度10～15mm/s，变形量为30％～50％，转移时间＜120s，锻造时间＜60s。
12、优选地，所述棒坯第二次镦粗时，平砧温度≥200℃，压下速度10～15mm/s，变形量为40％～60％，转移时间＜120s，锻造时间＜60s。
13、优选地，所述模锻工序前，饼坯加热温度1000～1150℃，保温时间2～5h，坯料间距≥100mm。
14、优选地，所述模锻工序前，饼坯加热时坯料间距≥100mm，不允许叠装，加热温度1050～1150℃，保温时间2～4h。
15、优选地，所述模锻工序中，模具温度≥400℃，压下速度5～15mm/s，变形量30％～70％，转移时间＜150s，锻造时间＜60s。
16、优选地，所述模锻工序中，模具温度≥400℃，压下速度5～10mm/s，变形量为40％～70％，转移时间＜150s，锻造时间＜60s。
17、优选地，所述固溶热处理的工艺参数为：1050～1150℃保温处理2～6h。
18、优选地，所述固溶热处理的工艺参数为：1050～1080℃保温处理2～6h，油冷至室温。
19、优选地，所述时效热处理的工艺参数为：700～850℃保温2～16h，空冷至室温。
20、优选地，所述时效热处理的工艺参数为：750～850℃保温8～16h，空冷至室温。
21、第二方面，本申请提供的一种gh4586合金大尺寸涡轮盘，利用上述制备方法制备得到；所述gh4586合金大尺寸涡轮盘，按重量百分比计，元素组成为：cr：18-20％，co：10-12％，mo：7-9％，w：2-4％，al：1.3-1.8％，ti：2.9-3.5％，b：0.003-0.01％，fe：0.005-2％，c：0.01-0.08％，mg：0.01-0.05％，zr：0-1.5％，余量为ni及不可避免的杂质；mo+w重量百分比含量≥11％。
22、通过上述技术方案，本申请在原有的制备工艺条件下，结合有限元数值模拟计算，对锻件镦粗以及模锻工序的温度场和应变场的变化进行了模拟分析，在结合现场设备控制大尺寸涡轮盘锻造成形过程中关键工艺参数、组织均匀性控制，明确锻造工艺窗口并精确控制工艺参数，考虑等效应变的同时还需要针对变形方便开展研究，确保关键部位有一定的径向、弦向变形，以提高gh4586合金超大尺寸涡轮盘力学性能，减小制备过程中的开裂倾向，提高锻件成材率，降低经济成本，从而为gh4586合金大尺寸涡轮盘的制备创造条件。
23、综上所述，本申请的技术方案具有以下效果：
24、本申请提供的技术方案，可以打通gh4586合金超大尺寸涡轮盘的制备工艺，掌握大尺寸涡轮盘锻造成型过程中关键参数、组织均匀控制，阐明锻造成型过程中微观组织演变机理，明确轧制工艺窗口并精确控制工艺参数，提高gh4586合金超大尺寸涡轮盘成材率，降低经济成本。
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1.一种耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，包括依次进行以下步骤：
2.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，棒材下料直径250~400mm，坯料倒角R20mm以上。
3.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述第一火镦粗和第二火镦粗前，棒料加热时坯料间距≥100mm，不允许叠装，加热温度1000~1150℃，保温时间2~5h。
4.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述棒坯第一火镦粗时，平砧温度≥200℃，压下速度10~15mm/s，变形量30%~50%，转移时间＜120s，锻造时间＜60s。
5.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述棒坯第二火镦粗时，平砧温度≥200℃，压下速度10~15mm/s，变形量40%~60%，转移时间＜120s，锻造时间＜60s。
6.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述模锻工序前，饼坯加热温度1000~1150℃，保温时间
7.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述模锻工序中，模具温度≥400℃，压下速度5~15mm/s，变形量30%~70%，转移时间＜150s，锻造时间＜60s。
8.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述固溶热处理的工艺参数为：1050~1100℃保温处理2~6h，油冷至室温。
9.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，，其特征在于，所述时效热处理的工艺参数为：700~850℃保温2~16h，空冷至室温。
10.一种GH4586合金大尺寸涡轮盘，其特征在于，利用权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到；所述GH4586合金大尺寸涡轮盘，按重量百分比计，元素组成为：Cr：18-20%，Co：10-12%，Mo：7-9%，W：2-4%，Al：1.3-1.8%，Ti：2.9-3.5%，B：0.003-0.01%，Fe：0.005-2%，C：0.01-0.08%，Mg：0.01-0.05%，Zr：0-1.5%，余量为Ni及不可避免的杂质；Mo+W重量百分比含量≥11%。
...【技术特征摘要】
1.一种耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，包括依次进行以下步骤：
2.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，棒材下料直径250~400mm，坯料倒角r20mm以上。
3.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述第一火镦粗和第二火镦粗前，棒料加热时坯料间距≥100mm，不允许叠装，加热温度1000~1150℃，保温时间2~5h。
4.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述棒坯第一火镦粗时，平砧温度≥200℃，压下速度10~15mm/s，变形量30%~50%，转移时间＜120s，锻造时间＜60s。
5.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述棒坯第二火镦粗时，平砧温度≥200℃，压下速度10~15mm/s，变形量40%~60%，转移时间＜120s，锻造时间＜60s。
6.根据权利要求1所述耐温800℃大尺寸涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述模锻工序前，饼坯加热温度1000~1150℃，保温时间2~5h，坯料间距≥1...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘康康，秦鹤勇，张北江，张文云，沈中敏，李林翰，李想，刘军建，
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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