[发明专利]一种镍基高温合金高承压复杂流道壳体的精密成形方法

说明书

本发明公开了一种镍基高温合金高承压复杂流道壳体的精密成形方法，其特征在于，该方法采用热等静压粉末冶金工艺制备镍基合金高承压复杂流道壳体，通过QB低碳钢作为粉末冶金包套的原材料；加工高承压复杂流道壳体成形外包套和流道型芯，并在包套中装入超低间隙相Inconel718合金球形粉末，热等静压处理得到高承压复杂流道壳体部件。本方法解决传统铸造工艺无法满足镍基高温合金高承压复杂流道薄壁壳体的质量要求问题，提出采用热等静压粉末冶金工艺方法制备高内部质量、高表面质量、高尺寸精度高承压壳体产品。

技术领域

本发明属于镍基高温合金构件制造技术领域，具体涉及一种热等静压粉末冶金工艺制备镍基高温合金高承压复杂流道薄壁壳体的精密成形方法。

背景技术

镍基高温合金因具有优良的耐腐蚀和良好的低温性能等优异特性，在火箭发动机制造领域获得了大量的应用。

目前，火箭发动机用镍基高温合金高承压复杂变曲面流道壳体类部件广泛采用真空感应熔炼熔模精密铸造成形方法制备，随着火箭发动机性能要求越来越高，壳体流道和结构设计越来越复杂，工况条件越来越苛刻，采用传统的铸造方法制备，铸件内部会存在大量的疏松和裂纹缺陷，铸造质量已经不能满足性能要求，急需要通过一种新型的成形方法来进行镍基高温合金高承压复杂变曲面流道壳体部件的一体成形，确保零部件具有高表面质量、高内部质量、高尺寸精度性能特点，满足火箭发动机工程化应用需求。

火箭发动机镍基高温合金高承压复杂流道薄壁壳体铸件产品普遍存在疏松、冷隔、气孔、裂纹等缺陷，无法满足今后更高高质量火箭发动机零部件需求，急需开发一种高内部质量、高表面质量镍基高温合金复杂结部件成形方法，提高产品质量，降低质量成本，提高生产效率。

粉末冶金热等静压(HIP)近净成形技术在制备各种复杂结构产品时具有极大的灵活性，不仅能够近净成形各种外形复杂的产品，还能制造内腔具有复杂形状的产品，可以大幅度提高材料利用率，降低生产成本，保障零部件具有高内部质量和高表面质量，并具有批次质量稳定性的工艺优势，是今后发展高质量零部件成形的重要工艺方法之一

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种热等静压粉末冶金工艺制备镍基高温合金高承压复杂流道薄壁壳体的精密成形方法，解决传统铸造工艺无法满足镍基高温合金高承压复杂流道薄壁壳体的质量要求问题，提出采用热等静压粉末冶金工艺方法制备高内部质量、高表面质量、高尺寸精度高承压壳体产品。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案得到：

一种采用热等静压粉末冶金制备镍基高温合金高承压复杂流道薄壁壳体方法及其包套材料，具体步骤如下：

第1步，制备出粉末冶金包套所需的原材料QB低碳钢，材料质量分数组成：碳占0.05～0.15％，硅占0.2～0.39％，钛占0.50～0.80％，钼占3.50～4.50％，磷≤0.040％，S≤0.040％，铬≤0.20％，镍≤0.20％，余量为铁。

第2步，设计高承压复杂流道壳体包套，加工高承压复杂流道壳体成形外包套和流道型芯。

第3步，将步骤(2)加工得到的高承压复杂流道壳体外包套和型芯进行组合装配并进行焊接，得到高承压复杂流道壳体成形包套；

第4步，在步骤(3)得到的高承压复杂流道壳体成形包套中装入超低间隙相Inconel718合金球形粉末，球形粉末粒度45μm～180μm；

Inconel718合金粉末成份：C为0.03～0.08％、Cr为17.00～21.00％、Ni为50.00～55.00％、Mo为2.80～3.30％、Al为0.40～0.80％、Ti为0.65～1.15％、Nb为4.40～5.40％、Mn为≤0.35％、Si为≤0.35％、S为≤0.015％、P为≤0.015％、Co≤1.00％、Cu为≤0.30％、Ta为≤0.10％、Zr为≤0.03％、B为≤0.006％、Pb为≤0.001％、Bi为≤0.0001％，余量为Fe。