[发明专利]镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法与镍基高温合金的热挤压工艺

说明书

本发明提供一种镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法，具体为：根据镍基高温合金材料，在初步设定的温度范围和应变速率下模拟热压缩试验，得到镍基高温合金的应力‑应变曲线；根据应力‑应变曲线构建镍基高温合金的本构方程；根据应力‑应变曲线建立镍基高温合金的热加工图，分析后初步得到镍基高温合金的热挤压工艺参数；将所述本构方程验证后导入有限元软件，模拟初步热挤压工艺参数下镍基高温合金的温度场与应力应变场，优化后得到镍基高温合金的热挤压参数。本申请还提供了一种热挤压工艺。本发明主要通过采用热压缩模拟及有限元模拟方法，快速、有效地确定了粉末镍基高温合金的热挤压的最佳工艺，以获得均匀细小的组织和优异的性能。

技术领域

本发明涉及塑性加工技术领域，尤其涉及一种镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法与一种镍基高温合金的热挤压工艺。

背景技术

粉末镍基高温合金具有组织均匀、无宏观偏析、合金化程度高、屈服强度高、抗氧化性能和疲劳性能好等优点，因此其是热结构部件的常用材料之一。但粉末镍基高温合金也是有缺陷的，例如：原始颗粒边界(PPB)、非金属夹杂和热诱导孔洞。现如今，国内粉末高温合金的制备方法主要包括粉末制备、粉末致密化、热挤压开坯及锻造成型；其中粉末高温合金的致密化主要是通过热等静压实现致密化。热等静压技术优点在于集热压和等静压的优点于一身，成形温度低，产品致密，性能优异；但热等静压后，材料中有可能会遗留原始颗粒边界，通过后续的热挤压加工，能在很大程度上消除热等静压成型后的残留原始颗粒边界，对提高合金的力学性能具有关键作用。因此热挤压是一种行之有效的开坯工艺。

粉末镍基高温合金的热挤压工艺主要涉及挤压比、挤压速率、挤压温度以及包套的材料及尺寸设计。但是，由于高温合金在高温下仍然具有很高的强度，而且塑性不好，合金的组织对变形工艺很敏感，导致热挤压加工窗口窄而又难以确定。现有的粉末镍基高温合金的挤压工艺不适用每种牌号的高温合金，并且不能满足挤压后合金所要求的强度，其组织均匀程度也有待提高，晶粒尺寸不能满足后续的锻造要求。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种热挤压工艺，通过确定合适的热挤压工艺参数来实现镍基高温合金的热挤压，提高其组织均匀性，获得细小组织和高强度的合金。

有鉴于此，本申请提供了一种镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法，包括以下步骤：

根据镍基高温合金材料，在初步设定的温度范围和应变速率下模拟热压缩试验，得到镍基高温合金的应力-应变曲线；

根据所述应力-应变曲线构建镍基高温合金的本构方程；

根据所述应力-应变曲线建立镍基高温合金的热加工图，分析后初步得到镍基高温合金的热挤压工艺参数；

将所述本构方程验证后导入有限元软件，模拟初步热挤压工艺参数下镍基高温合金的温度场与应力应变场，优化后得到镍基高温合金的热挤压参数。

优选的，所述温度范围大于镍基高温合金的再结晶温度且小于镍基高温合金晶粒明显长大的温度。

优选的，所述确定镍基高温合金的初始热挤压工艺参数的过程具体为：

根据所述应力-应变曲线建立镍基高温合金的热加工图，并结合变形参数对镍基高温合金宏观与显微组织的影响，分析后初步得到镍基高温合金的热挤压工艺参数。

优选的，所述得到镍基高温合金的热挤压参数的过程具体为：

将所述本构方程验证后导入有限元软件，模拟初步热挤压工艺参数下镍基高温合金的温度场与应力应变场，结合具体现场工况和挤压设备能力，优化后得到镍基高温合金的热挤压参数。

本申请还提供了一种镍基高温合金的热挤压工艺，包括以下步骤：

按照上述方案所述的确定方法确定镍基高温合金坯锭的热挤压参数；