[发明专利]一种GH4720Li合金锻件及其制备方法、燃气轮机

说明书

本发明涉及合金加工技术领域，具体而言，涉及一种GH4720Li合金锻件及其制备方法、燃气轮机。制备方法包括：将GH4720Li合金铸锭依次进行第一镦粗、第一拔长、第二镦粗和第二拔长，然后于1160～1190℃保温4～10h进行热连轧后，进行自由锻，然后进行组织调控预处理，得到自由锻坯；自由锻坯进行模锻后依次进行固溶处理和时效处理；GH4720Li合金中，碳含量小于0.01％，铬含量为17.5％～19％。该方法可以提高锻件的高温持久性能，采用该方法制得的锻件的晶粒度为2级～4级，室温抗拉强度≥1400MPa，650℃抗拉强度≥1280MPa，850℃/300MPa持久寿命≥100h。

技术领域

本发明涉及合金加工技术领域，具体而言，涉及一种GH4720Li合金锻件及其制备方法、燃气轮机。

背景技术

GH4720Li合金常用来制备700～750℃条件下长期使用的航空发动机用涡轮盘锻件。现有技术中GH4720Li合金的C含量为0.01％～0.02％，Cr含量为15.5％～16.5％，锻件晶粒度达到8级或更细，具有较高的高温抗拉性能和疲劳性能。但是，对于燃气轮机用锻件而言，现有的制备方法已经不能满足GH4720Li合金对高温持久性能的要求。

现有的GH4720Li合金制备方法主要包括如下步骤：镦拔+径锻，或单向拔长进行棒材开坯；模锻完成锻件成形；热处理。

但是，该方法存在如下缺点：(1)晶界上形成M₂₃C₆和M₆C等碳化物，在晶界处形成贫Cr区，降低晶界处的抗氧化性能，导致晶界强度降低。(2)Cr含量偏低，锻件的抗850℃氧化性能有待提高。(3)锻件晶粒度达到8级或更细，850℃/300MPa持久寿命较低，无法满足燃气轮机使用要求。

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一种GH4720Li合金锻件的制备方法，该方法能够显著提高GH4720Li合金的高温持久性能，采用该方法制得的GH4720Li合金锻件的晶粒度为2级～4级，室温抗拉强度≥1400MPa，650℃抗拉强度≥1280MPa，850℃/300MPa持久寿命≥100h。

本发明的第二目的在于提供一种GH4720Li合金锻件。

本发明的第三目的在于提供一种燃气轮机。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种GH4720Li合金锻件的制备方法，包括如下步骤：

(a)将GH4720Li合金铸锭依次进行第一镦粗、第一拔长、第二镦粗和第二拔长，得到棒坯；

(b)所述棒坯于1160～1190℃保温4～10h后进行热连轧，得到轧制棒坯；

(c)将所述轧制棒坯进行自由锻，然后进行组织调控预处理，得到自由锻坯；

其中，所述组织调控预处理包括：于1160～1180℃保温4～6h，然后于1120～1140℃保温16～24h；

(d)将所述自由锻坯进行模锻，然后依次进行固溶处理和时效处理，得到GH4720Li合金锻件；

所述GH4720Li合金中，按质量百分比计，碳含量小于0.01％，铬含量为17.5％～19％。

在本发明的具体实施方式中，步骤(a)中，所述GH4720Li合金铸锭于1200～1220℃保温40～60h后进行第一镦粗，得到第一坯料；优选地，所述第一镦粗的变形量为10％～40％；

优选地，所述第一坯料于1220℃保温4～8h后，随炉降温至1180～1200℃，保温30～50h后，进行第一拔长，得到第二坯料；更优选地，所述第一拔长的变形量20％～40％；