[发明专利]高温合金盘件或环形件的防开裂方法及其应用

说明书

本发明涉及高温合金加工技术领域，尤其是涉及一种高温合金盘件或环形件的防开裂方法及其应用。高温合金盘件或环形件的防开裂的方法，包括如下步骤：对高温合金盘件或环形件表面进行热喷涂，然后进行固溶热处理；所述热喷涂的材料为γ′相体积分数＜30％的镍基高温合金。本发明采用特定的热喷涂材料，在对工件进行固溶热处理前，对工件表面进行热喷涂处理，能够同时解决引发开裂的内因和外因，既避免了淬火过程工件的开裂，又保证了工件的力学性能等。

技术领域

本发明涉及高温合金加工技术领域，尤其是涉及一种高温合金盘件或环形件的防开裂方法及其应用。

背景技术

高温合金盘件或环形件主要用来制备航空发动机和航天发动机的转子和机匣，是重要的热端承力部件，需要在一定温度下长时承受巨大的离心力和热应力。为了获得足够的强化水平，高温合金盘盘件或环形件在固溶热处理后需要以一定速率快速冷却，确保γ′或γ″强化相在连续冷却过程中不发生粗化，以获得足够的力学性能。当前在工程上，高温合金盘件或环形件通常采用快速冷却的方式，而这会导致淬火开裂问题。

导致高温合金盘件或环形件淬火开裂的主要原因：(1)外因：淬火过程的开始阶段，工件内部与表面无法同步冷却，表层材料优先冷却、体积收缩，因此在表层中产生较大数值的拉应力；(2)内因：高γ′含量的高温合金普遍存在着中温脆性问题，使得材料在淬火过程中塑性降低，易开裂。当淬火热应力导致的塑性变形量超过材料的塑性极限(临界塑性变形值)时，发生开裂。

现有技术中主要通过以下几种方式解决上述问题：(1)增加从热处理炉到淬火介质之间的转移时间；优点是可以降低开裂倾向，但不能完全解决开裂风险；缺点是增加转移时间会使得冷却速度不够，从而导致时效后的力学性能不合格；(2)提高淬火介质的温度，其优缺点同(1)一致。而现有的这些方法均无法解决引发开裂的内因和外因。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供高温合金盘件或环形件的防开裂的方法，以解决现有技术中存在的无法解决引发开裂的内因和外因的技术问题。

本发明的第二目的在于提供上述防开裂方法在制备高温合金盘件或环形件中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

高温合金盘件或环形件的防开裂的方法，包括如下步骤：

对高温合金盘件或环形件表面进行热喷涂，然后进行固溶热处理；所述热喷涂的材料为γ′相体积分数＜30％的镍基高温合金。

本发明的方法，在对工件进行固溶热处理前，对工件表面进行热喷涂处理，采用特定的热喷涂材料，能够兼顾保证与工件基体的热膨胀系数差值，并且具有合适的熔点，能够保证热喷涂效率，同时具有良好的中温塑性和高温塑性，保证涂层不易开裂。并且，由于涂层与工件基体之间属于机械/冶金结合，强度不高，即使涂层发生淬火开裂，裂纹也不会穿过涂层/工件基体界面而扩散到工件基体中。

采用本发明的方法，能够同时解决引发开裂的内因和外因，既避免了淬火过程工件的开裂，又保证了工件的力学性能等。

在本发明的具体实施方式中，所述热喷涂的材料的热膨胀系数与所述高温合金的热膨胀系数之间的差值＜10％。

在本发明的具体实施方式中，所述热喷涂的材料的熔点为1280～1490℃。

在本发明的具体实施方式中，所述热喷涂的材料包括GH4169合金、GH3230合金和GH3536合金中的任一种或多种。

在本发明的具体实施方式中，所述热喷涂的材料为粉末。进一步的，所述粉末的粒径为40～110μm。