[发明专利]航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法

说明书

本发明提供了一种航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法。该方法包括以下步骤：棒料制备‑清理‑棒料装卡‑预制粉洗炉‑预制粉收集‑再次清理‑制粉‑筛分处理‑气流分级处理。本发明采用无坩埚式电极感应氩气雾化法制备涡轮盘用高温合金粉末，避免合金熔液与坩埚接触，降低非金属夹杂物的含量，提高粉末纯净度，同时保证粉末的细粉收得率，降低成本，从而解决了现有技术中制备得到的粉末非金属夹杂物的含量偏高且成本较高的技术问题。

技术领域

本发明涉及金属粉末制备技术领域，具体涉及一种航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法。

背景技术

涡轮盘是航空发动机的核心构件，在很大程度上决定了发动机的可靠性、寿命和性能水平。由于发动机推重比及功重比的要求越来越高，涡轮盘用材料的合金化程度也越来越高，这在很大程度上增加了传统合金铸锭的加工难度，容易产生严重的成分偏析，粉末高温合金材料的出现，为上述问题的解决提供了行之有效的方法。

目前制备发动机涡轮盘的主流工艺是粉末冶金法，该方法的主要原理是将高温合金制备成粉末，通过热等静压工艺成型后，采用等温锻造工艺加工涡轮盘件。高温粉末是制备涡轮盘的原材料，也是决定后期涡轮盘性能的关键。目前涡轮盘用高温合金粉末通常采用真空感应氩气雾化法或者等离子旋转电极法制备，真空感应氩气雾化法细粉(150μm以下)收得率高，但由于合金熔炼过程中与坩埚接触，粉末中含有较多的非金属夹杂物，容易导致涡轮盘在服役条件下产生严重开裂；旋转电极法是俄罗斯涡轮盘用粉的主要制备方法，制粉的粉末球形度高，流动性好，但受电极转速限制，细粉(150μm以下)收得率偏低，间接导致粉末成本增加，同时非金属夹杂的尺寸也较大。

因此，开发一种能够降低非金属夹杂物的含量，提高粉末纯净度，同时保证粉末的细粉得率的航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法是十分必要的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法，该方法采用无坩埚式电极感应氩气雾化法制备涡轮盘用高温合金粉末，避免合金熔液与坩埚接触，降低非金属夹杂物的含量，提高粉末纯净度，同时保证粉末细粉(150μm以下)的收得率，降低成本，以解决现有技术中制备得到的粉末非金属夹杂物的含量偏高且成本较高的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法。

该航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法包括以下步骤：

(1)棒料制备：将母合金锭材制备成锥形尖端的棒料，并保持棒料清洁；

(2)清理：对雾化设备进行清理；

(3)棒料装卡：通过夹持机构将所述清洁棒料垂直安装在进料装置下方；

(4)预制粉洗炉：在气体保护下，对所述棒料进行感应熔炼以使锥形尖端形成连续稳定的液流；然后采用热气体雾化工艺对所述液流进行雾化处理，得到预制粉；

(5)预制粉收集：将得到的所述预制粉进行单独收集保存；

(6)再次清理：对设备再次进行充分清理，使残留的粉末充分清理干净；

(7)制粉：对同一批次的所述棒料采用步骤(4)所示的热气体雾化工艺进行雾化制粉，得到雾化粉末；

(8)筛分处理：在气体保护下将所述雾化粉末进行筛分处理，得到筛分粉末；

(9)气流分级处理：在气体保护氛围下，采用气流分级工艺对所述筛分粉末进行分级和破碎处理，得到所述高温合金粉末。

进一步的，所述母合金锭材采用真空水平连铸工艺或者采用真空感应熔炼工艺和真空电渣重熔工艺制备。

进一步的，所述棒料的直径为50-70mm、长度为550-650mm，且所述棒料一端的锥角为60-120°。