双组织涡轮盘的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种双组织涡轮盘的制造方法，用于解决现有的盘缘与盘毂晶粒度梯度小的技术问题。技术方案是首先制备粉末高温合金材料，再进行包套、锻前热处理、近等温锻造、细晶热处理和梯度热处理，制造出双组织涡轮盘。由于经过锻前热处理，使涡轮盘具备ASTM?13级晶粒度，优先满足了盘心部分对细晶粒度要求；经过梯度热后处理，使盘缘部位晶粒显著长大至ASTM?3级晶粒度，而后满足盘缘部分对粗晶粒度的要求。与背景技术文献1的制造方法相比，增加了细晶热处理工艺、加大了梯度热处理时的温度梯度，显著增大了盘心与盘缘部位的晶粒度梯度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种涡轮盘的制造方法，特别涉及一种。
技术介绍
文献1“刘建涛，陶宇，张义文，张国星.FGH96合金双性能盘的组织与力学性能.材料热处理学报，2010，31 :71-74”公开了一种采用“粉末制备一热等静压制坯一等温锻造成形一双组织热处理”制造双性能盘的方法。此涡轮盘的盘缘部位为ASTM 5-6级晶粒度的粗晶组织，盘毂部位为ASTM 10-11级晶粒度的细晶组织。盘缘和盘毂部位得到了晶粒度梯 度，但双性能未完全达到预期目标。原因在于盘缘不具有ASTM 3级或者更粗的晶粒度、盘毂不具备ASTM 12级或者更细的晶粒度。参照图6。文献2公开号是CN101845541A的中国专利技术专利公开了一种双合金盘类件梯度热处理装置，该装置由梯度热处理炉和水冷装置组成。梯度热处理炉由两个半圆炉体构成，依靠电阻带对盘件进行辐射加热；通过一个固定在炉体上端的冷却箱，依靠冷却水带走热量，获得温度梯度。受到炉体结构和水冷装置冷却效率低的限制，此装置不能再更高的温度上获得更大的温度梯度。仅能对压气机盘(通常由钛合金制造)进行梯度热处理(处理时盘缘加热温度在900°C左右)，而无法对涡轮盘(通常由高温合金制造)进行梯度热处理(处理时盘缘温度在1100°C以上)。
技术实现思路
为了克服现有的盘缘与盘毂晶粒度梯度小的不足，本专利技术提供一种。该方法采用细晶热处理工艺、加大梯度热处理时的温度梯度，可以使盘心部位晶粒度更细、盘缘部位晶粒度更粗，进而增大盘心与盘缘部位的晶粒度梯度。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种，其特点是包括以下步骤(a)将以下组分的Ni基粉末高温合金进行真空熔炼，等离子旋转电极雾化法制粉，真空脱气、包套、封焊后，在1150-120(TC下进行热等静压成型，成型压力100-200MPa，成型时间为 3-5h ;其组分为 0. 02 0. 05C ；2. 0 2. 4A1 ；3. 8 4. 2W ；0. 6 I. ONb ；3. 8 4. 2Mo ；3. 5 3. 9Ti ;15. 5 16. 5Cr ;12. 5 13. 5Co ； < 0. 5Fe ；0. 006 0. 015B ；< 0. 15Mn ；0. 025 0. 05Zr ； ( 0. 20Si ； ( 0. 015P ； ( 0. 015S ； ( 0. OOlH ； ( 0. 005N ；(0. 0070 ；0. 005-0. OlCe ；Ta 0. 01-0. 2，余量为镍；(b)将经过步骤(a)制备的热等静压态粉末高温合金利用壁厚S = 3-5mm的GH4133B高温合金进行硬包套；(c)在1080-1140°C下，对硬包套后的坯料进行退火处理，时间是30_90min，炉冷；(d)以5_15°C /s的加热速度将经过退火处理后的坯料加热至1100-1200°C，保温30-90min ;在液压机上对坯料进行多方向锻造，模具温度为900_960°C ;横梁速度为4_8mm/s，即先镦粗，变形量20-40% ;再拔长，变形量20-40% ;回炉加热至1100-1200°C，保温10-30min ;再镦粗，变形量20-40%，再拔长，变形量为20-40% ;回炉加热至1100-1200°C，保温10_30min ;终锻镦粗变形，变形量30-70% ;空冷；(e)对多方向锻造后的坯料进行细晶热处理，具体工艺为以5_15°C /s加热速度将坯料加热至1080-1140°C，保温30min-90min，随炉冷却； (f)对经过步骤(a)-(e)制备的细晶盘坯进行梯度热处理，具体工艺为盘缘部分温度为1100-1200°C，盘心部分温度为650-850°C，保温60min-120min后，随炉冷却至室温。本专利技术相比现有技术的有益效果是由于经过步骤(e)细晶热处理，使涡轮盘具备ASTM 13级晶粒度，优先满足了盘心部分对细晶粒度要求；经过步骤(f)梯度热后处理，使盘缘部位晶粒显著长大至ASTM 3级晶粒度，而后满足盘缘部分对粗晶粒度的要求。与
技术介绍
文献I的制造方法相比，增加了细晶热处理工艺、加大了梯度热处理时的温度梯度，显著增大了盘心与盘缘部位的晶粒度梯度。下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。附图说明图I是本专利技术实施例I制备细晶盘坯的光学显微镜(OM)照片。图2是本专利技术实施例I制备细晶盘坯的透射显微镜(TEM)照片。图3是本专利技术实施例I制造双组织涡轮盘过渡区的背散射电镜(EBSD)照片。图4是本专利技术实施例I制造双组织涡轮盘过渡区的能谱线性扫描(EDS)分析。图5是本专利技术实施例2盘形件梯度热处理装置示意图。图5中，I-电阻带，2-热电偶，3-上冷却管道，4-循环泵，5-上冷却箱，6_导热盐，7-上炉体，8-接线柱，9-下炉体，10-下冷却管道，11-下冷却箱。图6是
技术介绍
一种用于双合金盘类件的电阻加热梯度热处理装置的示意图。 图6中，I-炉盖，2-热电偶，3-硅酸铝纤维，4-进水管，6-出水管，7_热电偶，8_保温盖，9-接线柱，10-接线柱，11-外保温层，12-炉壳,13-炉底版，14-绝热板，15-耐火炉衬，16-试样，17-热电偶固定块，18-支承隔离墙，19-电阻带，20-万向轮。具体实施例方式以下实施例参照图I 5。实施例I :制备粉末高温合金材料涡轮盘基体材料选择Ni基粉末高温合金，其成分为 0. 03C ；2. 2A1 ；4. Off ；0. 8Nb ；4. OMo ；3. 7Ti ；16. OCr ；13. OCo ；0. 2Fe ；0. OlOB ；0. 05Mn ；0.03Zr ；0. 05Si ；0. 005P ；0. 005S ；0. OOlH ；0. OOlN ；0. 0010 ；0. OlCe ；0. ITa ;余量为镍。所述Ni基粉末高温合金采用真空熔炼，等离子旋转电极雾化法制粉(粉末尺寸为50-150 u m)，真空脱气、包套、封焊后，在1170°C下进行热等静压成型(压力150MPa，时间为4h)。包套锻前采用壁厚5 = 5mm的GH4133B高温合金进行硬包套；锻前热处理在1100°C下，对包套后的坯料进行退火处理，时间是lh，炉冷；近等温锻造以10°C /s加热速度将坯料加热至1150°C，保温30min ;在THP-630A液压机上对坯料进行多方向锻造(模具温度为935°C ;横梁速度为6mm/s)——具体为先镦粗，变形量30% ;再拔长，变形量30% ;回炉加热至1150°C，保温20min;再镦粗，变形量30%，再拔长，变形量为30%;回炉加热至11501，保温201^11 ;终锻镦粗变形，变形量50%;空冷。细晶热处理对多方向锻造后的还料进行细晶热处理，具体工艺为以10°C /s加热速度将坯料加热至1110°C，保温lh，随炉冷却。从图I光学显微镜照片以及图2透射电镜照片可以看出，本实施例制备的涡轮盘坯料具有ASTM13级晶粒度。梯度热处理采用盘形件梯度热处理装置对细晶盘坯进行梯度热处理，其中盘缘部分温度为1150°C，盘心部分温度为750°C。从图3双组织涡轮盘的盘心与盘缘过渡区的背散射电镜照片可以看出，细晶组织晶粒度为ASTM 13级，而粗晶组织晶粒度为A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁永权，姚泽坤，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：