[发明专利]超细晶耐高温合金盘坯料的制造方法

摘要

超细晶耐高温合金盘坯料的制造方法，其包括如下步骤：1)高温合金粉末的制备；2)高温合金粉末热处理；3)高温合金芯管选择，4)盘坯料的高温喷射沉积及复合再结晶；5)盘坯料的热处理，最终形成超细晶组织的耐高温合金盘坯料。本发明采用气雾化技术制备高温合金粉末，通过热处理制度控制获得无氧、无偏析组织均匀；选择高温合金芯管控制元素组成并对成形过程中的温度进行控制实时控制，采用温喷射沉积技术在芯管的外表面上进行高温合金的成形，同步进行复合再结晶，同时形成大温度梯度控制组织中晶粒的生长，最后通过热处理形成超细晶组织的耐高温合金盘坯料。盘坯料组织致密、尺寸大；最重要的是不需要大吨位的锻机或挤压设备。

主权项

超细晶耐高温合金盘坯料的制造方法，其包括如下步骤：1)高温合金粉末的制备，高温合金粉末采用真空熔炼，氩气或氦气雾化法制备，使用氩气或氦气做为雾化气体，氩气或氦气的纯度要求为大于99.999％；制粉工艺中要求高温合金熔液的过热度范围为150℃‑250℃，粉末为球形，粒径范围为：1‑35μm；2)高温合金粉末热处理，高温合金粉末制备后，将粉末放入真空气氛炉中进行热处理，先在4000‑5000Pa氢气保护下，在300℃‑600℃进行还原退火处理；控制最终粉末的氧含量小于20ppm；然后将炉内的氢气抽出，真空度要求达到10‑3Pa以下；真空度达到后炉温升至800℃‑950℃，保温2.5‑3.0小时，再以25‑30℃/min的速度降低到室温，取出后再真空贮藏备用；3)高温合金芯管选择，芯管采用高温合金材料，芯管外径≥50mm，壁厚≥12.5mm；4)盘坯料的高温喷射沉积及复合再结晶，芯管绕其轴心转动，采用高压气体携带高温合金粉末对转动的芯管表面进行喷射沉积，在芯管上形成盘坯，芯管转动速度与盘坯的实时外径关系为：r＝28.7/dt式中，r为转速，单位为转/分；dt为盘坯的实时外直径，单位为米；在成形的同时，芯管内通入高压冷却水对形成的盘坯进行实时温度控制，水压为20～25MPa，高压冷却水的温度为25～60℃；高温喷射沉积成形在气密室中进行，气密室保持0.01MPa以上的正压，氧气分压低于1.0×10‑1Pa；高压气体为惰性气体，气体中的氧气分压低于1.0×10‑2Pa，气体的温度为0.5‑0.6Tm，Tm为高温合金的熔点；高温合金粉末的速度为：最低速度为： υ = 2.7 T m · σ s ρ · R · ( T m - T r ) 式中，ν为高温合金粉末的速度，单位为m/s；Tm为高温合金的熔点，单位为K；Tr为室温，单位为K；σs为高温合金的室温强度，单位为Pa；ρ为高温合金的密度，单位为g/cm3；R为高温合金粉末的平均半径，单位为米；高温合金粉末输送量为：54‑66g/min；喷射沉积点束斑直径为10±1mm；随着盘坯的转动，在盘坯外表面形成一个沉积环，在沉积点束斑的正对面，采用等离子体对盘坯外表面进行加热，等离子体加热点束斑的特征为：喷射沉积点束斑直径的1.2倍，盘坯表面等离子体加热点束斑的温度为0.68‑0.72Tm，Tm为高温合金的熔点；沉积点束斑沿盘坯圆周轴心线的移动速度为：υp＝6*r，式中υP为沉积点束斑移动速度，单位为mm/min；r为转速，单位为转/分；等离子体加热点束斑沿盘坯圆周轴心线的移动速度为：与沉积点束斑沿盘坯圆周轴心线的移动速度相同，方向相同，始终保证与等离子体加热点束斑正相对；5)盘坯料的热处理，最终形成超细晶组织的耐高温合金盘坯料。