[发明专利]一种晶粒连续变化的双性能粉末涡轮盘制备方法及装置

权利要求书

1.一种晶粒连续变化的双性能粉末涡轮盘的制备装置，包括包套体（4），其特征在于，所述包套体（4）上方开口处安装有锥形筛（2），所述锥形筛（2）的上方设置有储粉器（1）；

其中，所述包套体（4）中部预留有通孔（41），所述通孔（41）的孔壁与包套体（4）的内壁共同构成用于放置金属粉末（5）的包套腔室（42），所述包套腔室（42）的形状与预要制备的双性能粉末涡轮盘外轮廓相同，所述包套腔室（42）顶部开口；

所述锥形筛（2）的锥形面由内圈锥面（21）和外圈锥面（22）两部分组成，所述内圈锥面（21）的最大外径与通孔（41）孔壁的外径相同，所述外圈锥面（22）沿周向均匀布设有若干个筛缝（221），每个所述筛缝（221）的宽度由内向外随着锥形筛（2）直径的增加线性增大，所述储粉器（1）底部开设有下粉口（11），所述下粉口（11）位于内圈锥面（21）的正上方，当下粉口（11）打开时，储粉器（1）内盛放的不同粒度的金属粉末（5）先经内圈锥面（21）均匀向下流动、再流入到外圈锥面（22）上开设的筛缝（221）中进行筛选，使落入包套腔室（42）内的金属粉末（5）粒度由小到大、沿包套腔室（42）由内向外径向连续分布；

所述外圈锥面（22）上、任意相邻所述筛缝（221）之间的连接面设置为圆弧状或者三角状的凸起，用于使不同粒度的金属粉末（5）只能沿筛缝（221）运动、并最终落入包套腔室（42）内。

2.根据权利要求1所述的一种晶粒连续变化的双性能粉末涡轮盘的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包括包套盖（3），所述包套盖（3）扣合在包套腔室（42）顶部、并与包套腔室（42）密封连接。

3.根据权利要求2所述的一种晶粒连续变化的双性能粉末涡轮盘的制备装置，其特征在于，所述包套盖（3）上安装有抽气管（31）、且所述抽气管（31）位于包套腔室（42）顶部开口处，用于将包套腔室（42）内部抽真空。

4.根据权利要求1所述的一种晶粒连续变化的双性能粉末涡轮盘的制备装置，其特征在于，所述筛缝（221）最小宽度大于等于金属粉末（5）最小粒度的直径，所述筛缝（221）最大宽度大于金属粉末（5）最大粒度的直径。

5.一种晶粒连续变化的双性能粉末涡轮盘的制备方法，其特征在于，基于权利要求1～4任一项所述的制备装置，包括以下步骤：

步骤一、先将不同粒度的金属粉末（5）分批次装入储粉器（1）中；

步骤二、打开储粉器（1）底部的下粉口（11），金属粉末（5）按照粒度大小依次落入包套腔室（42）中相应位置；

打开储粉器（1）底部的下粉口（11），不同粒度的金属粉末（5）先经过内圈锥面（21）均匀向下流动、再通过外圈锥面（22）的筛缝（221）进行筛选，使粒度小的金属粉末（5）从靠近包套体（4）中心的小筛缝（221）落入包套腔室（42）中内圈位置，粒度偏大的金属粉末（5）从相应较大筛缝（221）落入包套腔室（42）中外圈位置，即落入包套腔室（42）内部的金属粉末（5）按照粒度由小到大、沿包套腔室（42）由内向外径向连续分布；

步骤三、重复步骤一和步骤二直至整个包套腔室（42）内部装满金属粉末（5），盖上包套盖（3）并封焊；

步骤四、对封焊好的包套腔室（42）再进行抽真空、加热除气以及最后的焊接密封处理；

步骤五、先对步骤四焊接密封后的包套腔室（42）进行热等静压处理，再机加工去除包套体（4），然后对金属粉末（5）进行相应的热处理，即得到晶粒尺寸从盘毂至盘缘连续变大的双性能粉末涡轮盘。

6.根据权利要求5所述的一种晶粒连续变化的双性能粉末涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述步骤一中金属粉末（5）采用粒度为15～250μm单合金金属粉末或双合金金属粉末。

7.根据权利要求5所述的一种晶粒连续变化的双性能粉末涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，对包套腔室（42）进行抽真空、加热除气处理时，真空度小于5×10^-4Pa，保温温度450℃，保温时间8h。

8.根据权利要求5所述的一种晶粒连续变化的双性能粉末涡轮盘的制备方法，其特征在于，所述步骤五中，对包套腔室（42）进行热等静压处理时，热等静压温度设定为1200±10℃，压力150±10MPa，保温保压时间不少于5h；机加工去除包套体（4）后、再对金属粉末（5）进行固溶热处理：设定温度为1200±10℃，保温8h，风冷；一级时效：设定温度为910±10℃，保温3h，风冷；二级时效：设定温度为850±10℃，保温10h，风冷：三级时效：设定温度为800±10℃，保温18h，风冷。