[发明专利]粉末高温合金棒挤压方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种粉末高温合金棒，特别是涉及一种粉末高温合金棒挤压方法，属于塑性加工领域。

背景技术：

涡轮盘是航空发动机中最关键的核心热端部件，先进航空发动机对涡轮盘的使用温度，长寿命，高可靠性提出了更高的要求。随着涡轮盘材料合金化程度的提高，传统的铸锻材料已不能满足需求，采用粉末冶金方法生产的涡轮盘正是在这种技术需求推动下逐步发展起来的。国内粉末高温合金材料体系与欧美接近，大型发动机用粉末盘制备工艺也与欧美接近，但由于没有大变形量挤压开坯技术，使得粉末盘组织性能均匀性问题、原始颗粒边界和夹杂物等缺陷问题难以得到有效控制，影响了涡轮盘件的性能和使用寿命,最终影响了航空发动机的质量和飞机的性能。世界上只有美国Wyman-Gordon和法国Aubert& Dural掌握航空高温合金棒材重型挤压技术。

因此，开发航空发动机涡轮盘粉末高温合金热挤压工艺方法，实现粉末高温合金锭的挤压成型,满足民用飞机对长寿命、高可靠性涡轮盘的需要，是一项急需解决的现实问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能够避免粉末高温合金锭成型过程中产生裂纹的粉末高温合金棒挤压方法。

技术解决方案：

粉末高温合金棒挤压方法，其特征在于，方法步骤如下：

1）将高温合金粉末注入不锈钢壳体内形成粉末高温合金锭，在粉末高温合金锭上端设有上端盖，在粉末高温合金锭底部设有底座，焊接成一体形成挤压坯料；

2）对挤压坯料预热后涂上低溶点玻璃粉润滑剂；

3）将预热后挤压坯料放入加热炉，加热温度（1050℃-1080℃）,时间：9-11小时；

4）加热后挤压坯料运送至挤压工位的过程中，在挤压坯料表面进行在线喷涂处理，在喷涂后的挤压坯料上放置玻璃垫，转入挤压工位进行挤压，挤压成粉末高温合金棒，挤压模角55°-65°，挤压速度20mm/s-30 mm/s；

5）在挤压模上端配置导向管或导向套，将粉末高温合金棒置于导向管或导向套，进行校直，保证粉末高温合金棒在挤压过程中不弯曲。

进一步：挤压坯料预热温度700°-900°，预热8-15分钟。

进一步：步骤4）采用玻璃粉进行在线喷涂处理。

本发明在挤压粉末高温合金时，采用匹配的挤压模角、挤压温度和挤压速度，使得在最大限度地降低挤压力的条件下挤压出质量合格的挤压棒材，且保证挤压坯料的外表面都是不锈钢，一方面防止挤压坯料表面氧化，另一方面保证粉末高温合金锭内外温度一致，防止成型过程中产生裂纹 。

附图说明：

图1为本发明挤压坯料装配图；

图2为本发明挤压后棒材理化检测取样示意图；

图3为本发明挤压后棒材圆心处挤压方向晶粒组织图；

图4为本发明挤压后棒材1/2半径处挤压方向晶粒组织图；

图5为本发明挤压后棒材边缘处挤压方向晶粒组织图。

具体实施方式：

实施例1

生产φ280х7200mm的FGH96粉末高温合金材质棒材

1）将高温合金粉末注入不锈钢壳体内形成粉末高温合金锭1，在粉末高温合金锭上端设有上端盖2，在粉末高温合金锭底部设有底座3，焊接成一体形成挤压坯料；避免成型过程中表面裂纹产生，提高材料利用率30%左右；

2）对挤压坯料预热，预热温度800±10℃，预热10分钟后,涂上北京航空材料研究院提供的防氧化润滑剂并晾干；

3）将预热后挤压坯料放入加热炉，加热温度1070℃,时间：10小时；

4）加热后挤压坯料运送至挤压工位的过程中，在挤压坯料表面进行在线喷涂处理，喷涂原料为北京航空材料研究研制的玻璃粉，在喷涂后的挤压坯料上放置北重集团制造的玻璃垫，转入挤压工位进行挤压，挤压成粉末高温合金棒，挤压模角60°，挤压速度25mm/s；挤压过程中材料经三向压应力作用，优化材料组织性能，将变形后的材料晶粒度至10级以上，见图3—5；

5）在挤压模上端配置导向管或导向套，将粉末高温合金棒置于导向管或导向套，进行校直，保证粉末高温合金棒在挤压过程中不弯曲；

6）对挤压后高温合金棒切底，取出，空冷；

7）进行退火处理；

8）切两头，最后得到满足质量标准要求的φ280х7200mm的粉末高温合金棒。

采用本发明也生产外径210—300 mm的粉末高温合金棒材，解决该类难变形金属挤压变形的难题。