[发明专利]一种航空发动机用高温合金盘件制备方法

说明书

本发明公开了一种航空发动机用高温合金盘件制备方法，(1)制备高温合金粉末；(2)对制备的高温合金粉末进行静电除杂；(3)对经静电除杂的高温合金粉末进行真空除气，之后使用喷射器将高温合金粉末沉积在铜制环形沉积器上，得到盘坯；(4)对得到盘坯使用等温锻造进行致密化处理；(5)对得到的盘坯进行热处理。通过本发明的航空发动机用高温合金盘件制备方法，可以制备出满足新型航空航天发动机需要的高温合金盘件。

技术领域

本发明属于高温合金盘件制备技术领域，特别是涉及一种航空发动机用高温合金盘件制备方法。

背景技术

随着航空航天对发动机推重比要求的进一步提高，航空发动机热端的燃气温度不断升高，对高温合金的工作温度和性能的要求越来越高，镍基高温合金由于其较高的使用温度和优良的性能，在发动机热端的应用越来越广泛。

但随着使用温度的进一步升高，传统镍基高温合金制件由于合金偏析，组织不稳定等因素，无法满足新型发动机对于盘件的要求，美国和俄罗斯于上世纪末期开始，使用粉末冶金的方法制作镍基高温合金，粉末冶金件的组织均匀晶粒细小，显著提高了合金的力学性能。

但是粉末冶金件的制作工序复杂，常规工艺包括合金熔炼、粉末制备，粉末筛分，包套热等静压，制件锻造和热处理，基于粉末冶金件的独特性，成型后的盘件还会存在PPB、夹杂和热诱导孔洞等严重影响粉末冶金件性能的缺陷，造成持久和疲劳性能降低，甚至盘件断裂，发动机损毁等严重情况，引起重大安全事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种航空发动机用高温合金盘件制备方法，用以制备出满足新型航空航天发动机需要的高温合金盘件。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种航空发动机用高温合金盘件制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，制备高温合金粉末；

步骤2，对步骤1制备的高温合金粉末进行静电除杂；

步骤3，对经步骤2静电除杂的高温合金粉末进行真空除气，之后使用喷射器将高温合金粉末沉积在铜制环形沉积器上，得到盘坯；

步骤4，对步骤3得到盘坯使用等温锻造进行致密化处理；

步骤5，对步骤4得到的盘坯进行热处理。

本发明的技术方案，还具有以下特点：

在所述步骤1中，采用真空感应、真空自耗熔炼以及等离子旋转电极法制备高温合金粉末。

在所述步骤1中：所述高温合金粉末的粒度为53μm～150μm，氧含量小于60ppm。

在所述步骤1中：先使用静电设备对高温合金粉末进行静电除杂，静电设备抽真空至真空度小于10^-3Pa，之后充入氩气进行保护。

在所述步骤2中：经过静电除杂后，高温合金粉末中非金属夹杂含量小于5颗/kg。

在所述步骤3中：使用自制粉末除气沉积设备在真空度小于5×10^-3Pa、温度为350℃～550℃对高温合金粉末进行除气，除气后高温合金粉末的氧含量小于20ppm，之后高温合金粉末输送至喷射器，在30KW～50KW高功率喷射器作用下，沉积到以一定速度旋转的铜制环形沉积器上，高功率喷射器沿径向缓慢移动实现粉末盘的最终沉积，得到盘坯。

在所述步骤3中：高温合金粉末的传送速率v＝8g/s～10g/s，铜制环形沉积器的旋转角速度为10r/min～12r/min，沉积过程中喷射器距离沉积面的PV值保持30mm～40mm。

在所述步骤4中，在1160℃～1200℃下对盘坯进行等温锻造。