[发明专利]一种铼铌复合喷管的分段式制备方法

说明书

本发明涉及一种铼铌复合喷管的分段式制备方法，属于难熔金属材料粉末冶金制备技术领域。本发明中上端与下端的成形包套中包含有铌合金组件用以成形铼铌复合部分。将装入铼粉的包套先通过低温热等静压成形，此时铼构件坯料经成形后具有一定强度且致密度达到99％以上，因上部和下部的铼铌过渡区处在喷管工作的低温区，可以直接加工成形；而中端的铼基体，则再经高温烧结后处理来进一步致密化提高冶金结合强度，使力学性能达到服役要求，再机加工成形。最后将机加工后的喷管上、中、下端通过真空电子束焊接成为一个完整的铼铌复合喷管。

技术领域

本发明涉及一种铼铌复合喷管的分段式制备方法，属于难熔金属材料粉末冶金制备技术领域，提供了一种铼铌复合发动机喷管粉末冶金制备方法，可用于高性能铼铱发动机的研制，应用于卫星等空间飞行器的推进系统。

背景技术

铼金属熔点高(3180℃)、具有良好的高低温力学性能，以铼为基体铱作涂层的高性能铼铱发动机燃烧室工作温度达2000℃以上，可应用于卫星、空间飞行器的先进发动机上。通常此类燃烧室的直线段需要与钛合金喷注器相焊接，燃烧室的扩张段需要与铌合金延伸段进行焊接，但是由于铼材料熔点高，铼金属与其它金属的焊接连接难度大，焊缝质量难以保证，因此铼与其它金属连接时通常先在该燃烧室的头部和尾部制备铼铌过渡连接，再通过铌合金与其它金属实现较好焊接组装。

铼铌过渡连接最早采用化学气相沉积(CVD)法，先成形出铼基体，在铼表面化学气相沉积铌层，此方法制备周期长，费用高，生产效率低。后来有人采用传统粉末冶金一体成形工艺制备铼铌复合燃烧室，但由于铼材料熔点高，通常铼粉末冶金热等静压(HIP)致密化成形需要在1500℃以上，而铌合金在 1400℃以上处理性能会急剧恶化，导致制备出的铼铌连接强度低。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种铼铌复合喷管的分段式制备方法。

本发明的技术解决方案是：

一种铼铌复合喷管的分段式制备方法，所述的铼铌复合喷管包括头部、直线段、收敛段、喉部、扩张段和尾部；头部为铌合金材质，尾部为铌合金材质，直线段、收敛段、喉部和扩张段为铼材质；头部位于直线段的顶部，尾部位于扩张段的底部，将该铼铌复合喷管分为三部分，分别为上端、中端和下端，上端、下端为铼铌复合结构，中端为铼基材；上端为头部和一部分直线段，下端为尾部和一部分扩张段；中端包括另一部分直线段、收敛段、喉部和另一部分扩张段；

头部用于焊接，尾部用于焊接；

该方法的步骤包括：

(a)对高纯铼粉进行活化处理；

(b)制备上端近净形模具包套、中端近净形模具包套和下端近净形模具包套；

(c)利用步骤(b)制备的上端近净形模具包套、中端近净形模具包套和下端近净形模具包套制备上端、中端和下端；

(d)将步骤(c)得到的上端与中端、下端与中端均采用真空电子束焊或激光焊连接，得到铼铌复合喷管。

所述的步骤(a)中，对高纯铼粉进行活化处理的方法为：

选用100目～325目的高纯铼粉；首先将铼粉在纯度大于99.99％的氢气中800℃～1050℃还原处理0.5～4h，再在真空度高于5×10^-3Pa下 900℃～1200℃热处理0.5～4h。

所述的步骤(b)中，上端近净形模具包套包括上端外包套、上端芯模、上端包套盖和铌材质头部，上端包套盖上带有上端出气管；

中端近净形模具包套包括中端外包套、中端芯模、中端包套盖，中端包套盖上带有中端出气管；

下端近净形模具包套包括下端外包套、下端芯模、下端包套盖和铌材质尾部，下端包套盖上带有下端出气管。