[发明专利]高温合金细径薄壁毛细管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高温合金细径薄壁毛细管及其制备方法，属于金属加工技术领域。所述细径薄壁毛细管材料为GH4169高温合金，其配方比例按质量百分比：Cr 17%‑21%、Ni 50%‑55%、Mo 2.8%‑3.3%、Nb 4.75%‑5.50%、Al 0.20%‑0.80%、Ti 0.65%‑1.15%、杂质元素≤0.1%，其余为Fe；毛细管尺寸如下：外径Φ0.8mm~Φ1.5mm，壁厚0.03mm~0.08mm。本发明中的GH4169高温合金细径薄壁毛细管，壁厚尺寸只有0.03~0.08mm，作为换热零部件，可大大提高换热效率。采用金属塑性成形和机加工相结合的方法，突破了难变形高温合金塑性加工的瓶颈，可进一步减小毛细管的壁厚尺寸，并提高毛细管的尺寸精度，获得性能均一的细径薄壁毛细管。

技术领域

本发明涉及一种高温合金细径薄壁毛细管及其制备方法，属于金属加工技术领域。

背景技术

GH4169高温合金是一种Al、Ti、Nb强化的沉淀硬化性型镍基高温合金，合金在650℃温度范围内具有高的屈服强度、抗拉强度、韧性、塑性和疲劳寿命及抗蠕变性能。GH4169高温合金毛细管作为换热器的冷却管，广泛应用于航空航天工业，及太阳能、核能发电行业。毛细管的壁厚尺寸直接影响换热器的传热效率，壁厚越薄，则换热效率越高。GH4169高温合金属于难变形合金，目前制备毛细管的工艺为轧制和拉拔，可获得毛细管的最小壁厚为0.1mm。若要获得更高换热效率的毛细管，目前GH4169高温合金毛细管尺寸及制备工艺显然不能满足需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种高温合金细径薄壁毛细管及其制备方法。

按照本发明提供的技术方案，高温合金细径薄壁毛细管，配方比例按质量百分比计为：Cr 17%-21%、Ni 50%-55%、Mo 2.8%-3.3%、Nb 4.75%-5.50%、Al 0.20%-0.80%、Ti0.65%-1.15%和杂质元素≤0.1%，其余为Fe。

所述杂质包括O、N、S和P，其中O≤0.0015%，N≤0.005%，S≤0.002%，P≤0.002%。

所述毛细管外径为Φ0.8mm~Φ1.2mm，壁厚0.03mm~0.08mm。

所述高温合金细径薄壁毛细管的制备方法，步骤如下：采用真空感应熔炼后再经氩气保护气氛电渣熔炼GH4169高温合金，得到GH4169高温合金电渣锭；将电渣锭经扩散退火，然后热锻成棒材；经机加工钻孔，获得GH4169高温合金荒管；经中间热处理，多道次轧制及拉拔，获得半成品管材；最后再经无心磨床加工，获得高精度、细径薄壁毛细管。

具体步骤如下：

（1）熔炼：准备材料，其中：Cr 17%-21%、Ni 50%-55%、Mo 2.8%-3.3% 、Nb 4.75%-5.50%、 Al 0.20%-0.80%、Ti 0.65%-1.15%，Fe 18.8-19%；

采用真空感应炉在1400-1500℃下熔炼得到溶液，随后继续精炼10-20min，浇注电极棒，再经氩气保护气氛电渣重熔，得到GH4169高温合金电渣锭；

（2）热锻：将步骤（1）所得GH4169高温合金电渣锭扩散退火，首先缓慢加热至1180℃，保温18h，然后降至锻造温度1120℃，在1120-1000℃温度区间内热锻成棒材；

（3）钻孔：步骤（2）所得的GH4169高温合金棒材经机加工钻孔，获得GH4169高温合金荒管；

（4）半成品的制备：步骤（3）所得GH4169高温合金荒管经多道次轧制及拉拔加工获得半成品管材，过程中当管材累计变形量达到50%时，进行中间热处理，加热温度980~1000℃，保温30min~1h，然后对其进行气冷。获得GH4169高温合金半成品管材；