[发明专利]一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法

说明书

本发明公开了一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，采用等离子旋转电极雾化法制备低氧含量、高纯净度的高温合金粉末，并将制备的高温合金粉末进行包套封装处理，经热等静压热固结工艺制备出粉末高温合金制件；步骤2，对步骤1制备的粉末高温合金制件进行固溶热处理；步骤3，对经步骤2处理的粉末高温合金进行粗车及精车加工处理；步骤4，将经步骤3处理的粉末高温合金制件进行表面镜面加工处理。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法。

背景技术

高温合金涡轮盘是航空发动机重要的热端部件之一。它的工作条件极为苛刻，在飞行时承受着循环机械应力和温差引起的热应力叠加作用，易产生涡轮盘疲劳断裂。另一方面，高温合金属于γ′相沉淀强化型合金，由于强化合金元素不断增多，严重的偏析使其热加工性能恶化、低周疲劳性能降低、裂纹扩展能力降低，且投料比高达19∶1以上。粉末高温合金涡轮盘是采用粉末冶金工艺制备的高温合金涡轮盘，其组织均匀、晶粒细小、无明显偏析、合金化程度高、抗屈服强度高、抗疲惫性能好，更能极大的提升金属材料利用率，是高推比发动机涡轮盘等部件的首选材料。

粉末高温合金涡轮盘常见缺陷有三种，即原始颗粒边界、热诱导孔洞和非金属夹杂物，其中非金属夹杂不能通过现有的粉末制造和处理工艺得到完全消除，因此需采用超声波水浸无损探伤技术对粉末高温合金涡轮盘进行无损检验。在超声波水浸无损探伤技术中，制件表面质量对探伤过程有着决定性影响，在超声波检测频率一定时,多次回波的高度仅与试件的表面粗糙度有关，粗糙度的增大使声能的衰减作相应的加剧，最终导致不能进行无损检测，因此控制粉末高温合金表面粗糙度(＜Ra0.8)是进行无损探伤的必要条件。但随着粉末高温合金中高合金化元素的不断加入，增加了其机械加工过程的难度。粉末高温合金制件的切削加工性较差，一般只能低速加工，并且普通刀具磨损快、钝化严重，加工完成后制件表面粗糙度(＞Ra1.6)难以保证，易造成无损探伤前，因探伤表面不达标而导致的重复机械返工；或通过抛光、研磨工艺改善表面粗糙度过程，造成生产周期与生产成本方面的巨大浪费。

FGH4097为沉淀强化型镍基高温合金，主要以γ′相为沉淀强化相，γ′相的数量、尺寸、形态以及分布对FGH4097的组织与性能有着很大的影响。FGH4097通过热等静压热固结成型后，可通过‘长时’固溶处理溶解合金中γ′相，减少γ′相析出含量，使FGH4097硬度降低，获得更好的机械加工性能。GH4097固溶时间一般为6～8h，本发明中的固溶时间为9～12h，可有效达到减少γ′相析出含量，使FGH4097硬度降低24％。越来越高的合金化程度，使粉末高温合金其在机械加工过程中，存在导热性差、加工硬化现象严重等问题，对加工过程中使用的刀具材料有着严苛的要求。因此在刀具选择时应选择具有高强度、高红硬度、良好的耐磨性、良好的韧性、高导热性以及较强的抗粘结能力，并保持刀刃锋利、排屑流畅，本专利选取的刀具为立方氮化硼CBN超硬刀具。镜面加工技术是利用金属材料在常温下的冷塑性特点，对制件表面进行每秒数万次的高频率、高聚焦的能量冲击，使其车削、磨削、铣削等加工痕迹延展开来，最终达到镜面效果。镜面加工是一种新型加工工艺，不去除材料，不影响工件的尺寸精度和形位公差，可极大地提高制件的表面粗糙度(可达＜Ra0.4)，并有效的减少生产周期与生产成本，达到降本增效的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法，针对目前在粉末高温合金制件无损探伤过程中，由于粉末高温合金制件的硬度较大、机械加工性能较差，导致机械加工后制件表面粗糙度达不到无损检测要求，易造成生产周期与生产成本增加的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，采用等离子旋转电极雾化法制备低氧含量、高纯净度的高温合金粉末，并将制备的高温合金粉末进行包套封装处理，经热等静压热固结工艺制备出粉末高温合金制件；

步骤2，对步骤1制备的粉末高温合金制件进行固溶热处理；