[发明专利]一种提高GH4586合金盘形件组织均匀性的热成形方法

说明书

本发明提供了一种提高GH4586合金盘形件组织均匀性的热成形方法，其步骤为：(1)、在1065℃～1090℃、应变量0.35～0.5条件下镦粗、拔长2次，改善原材料组织均匀性；(2)、设计一种从边缘到中间梯度升高的双面陀螺形预制坯形状；(3)、在1050℃～1070℃条件下，模锻液压机上进行制坯、模锻成形，设备下压速率4mm/s～8mm/s，成形过程中对坯料进行软包套。成形后沿锻件径向不同位置取样，分别检测锻态和固溶态晶粒度。本发明相较于现有工艺提高了盘形件组织均匀性，且力学性能和超声波探伤等级均满足要求。此方法可用于提高火箭发动机高温合金盘形件组织均匀性和可靠性。

技术领域

本发明属于高温合金热成形技术领域，特别涉及一种提高火箭发动机中GH4586合金盘形件组织均匀性的热成形方法。

背景技术

以涡轮盘为代表的盘形件是我国新一代火箭发动机关键部件之一，工作过程中转速极高、离心应力极大，且需要承受高温、高压、高速富氧燃气的强力冲蚀，服役环境及其恶劣，目前采用镍基沉淀强化GH4586合金锻造成形。

由于GH4586合金材料合金化程度高，原材料组织均匀性差，热变形参数对组织、性能影响极大，且不易通过后续热处理改善。目前的锻件晶粒度等级4～9级，锻件不同位置晶粒度等级差异大，微观组织均匀性差，进而导致力学性能的稳定性较差，影响到产品使用的可靠性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术存在的问题，提供了一种提高GH4586合金盘形件组织均匀性的方法，能够保证产品力学性能的稳定性和使用的可靠性。

本发明的技术解决方案是：

一种提高GH4586合金盘形件组织均匀性的热成形方法，包括下列步骤：

(1)对坯料进行反复镦粗、拔长，改善原材料组织均匀性；

(2)设计一种从边缘到中心梯度升高的双面陀螺形预制坯形状，以减小热成形过程中难变形区范围和应变分布不均匀；

(3)利用步骤(1)得到的坯料，在液压机上按照步骤(2)设计的预制坯形状进行制坯、模锻成形，得到合金盘形件。

所述步骤(1)中，对坯料进行两轮镦粗+拔长操作。

每轮镦粗+拔长操作的实现方式如下：将坯料在温度≤850℃时装炉，先预热，预热温度850℃～900℃，预热系数1.0mm/min；然后加热，加热温度为1065℃～1090℃，加热系数0.8mm/min，然后进行镦粗+拔长操作，终锻温度≥980℃，锻后在空气中冷却。

镦粗应变量控制在0.35～0.55，拔长应变量控制在0.35～0.55。

所述步骤(2)中，所述预制坯形状为：中间为圆盘状结构，上下两侧为对称的陀螺形状。

上下两侧陀螺形相较于水平面梯度升高斜度30°～40°。

所述步骤(3)中，制坯时，将步骤(1)得到的坯料在温度≤850℃时装炉，先预热，预热温度850℃～900℃，预热系数1.0mm/min；然后加热，加热温度1050℃～1070℃，加热系数0.8mm/min，然后在液压机上制坯、模锻成形，终锻温度≥980℃，锻后在空气中冷却。

液压机下压速率为4mm/s～8mm/s。

所述步骤(3)中，加热后，在坯料表面喷涂润滑保护剂，并进行软包套，软包套控制要求为：坯料加热保温到时后取出，准备5mm～12mm厚硅酸铝纤维，使用高温合金黏合剂进行软包套，包套完成后回炉保温30～60分钟后开始模锻成形。

在得到合金盘形件后，利用如下方法检测GH4586合金盘形件不同位置的锻态和固溶态晶粒度：