[發(fā)明專利]一種GH3600鎳合金擠壓管材的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310270650.3
• 申請(qǐng)日: 2013-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN103286154A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鳴;張錄強(qiáng);李紅宇;紀(jì)光;張錕宇;惠紅衛(wèi);趙鴻磊;武宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安諾博爾稀貴金屬材料有限公司
• 主分類號(hào): B21C31/00
• 分類號(hào): B21C31/00;B21C23/22;B21C25/02;B23P23/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天用高溫合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種GH3600鎳合金擠壓管材的制備方法。

背景技術(shù)

GH3600鎳合金是一種鎳基可固溶強(qiáng)化的奧氏體高溫合金，其主要成分為鎳-鉻-鐵。GH3600鎳合金具有良好的耐高溫腐蝕和抗氧化能力，以及優(yōu)良的冷熱加工和焊接工藝性能，適宜制作1100℃以下承受低載荷的抗氧化零件。基于以上特點(diǎn)，GH3600鎳合金廣泛應(yīng)用于高溫高壓環(huán)境下的流體輸送管材，并廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域。GH3600鎳合金管材由于其特殊的應(yīng)用環(huán)境，需要在高溫、高壓環(huán)境下具有良好的使用穩(wěn)定性，相對(duì)應(yīng)GH3600鎳合金管材須具有良好的內(nèi)外表面質(zhì)量以及均勻的晶粒度水平就顯得十分重要，因此，對(duì)最終成品質(zhì)量影響明顯的GH3600鎳合金管材的開坯方法就十分重要。

目前，用于奧氏體高溫合金的管材開坯方法最為廣泛的就是擠壓開坯方式，擠壓開坯方式對(duì)于常規(guī)奧氏體合金具有良好的適用性：首先擠壓錠坯的受力方式合理，所加工的擠壓管材不容易出現(xiàn)徑向裂紋、疏松等缺陷；其次在擠壓過(guò)程中擠壓錠坯承受很大的剪切應(yīng)力，對(duì)細(xì)化晶粒有明顯的好處，因此將原料錠坯采用擠壓開坯工藝制備管材得到了日益廣泛地應(yīng)用。

但是截止目前，鮮有技術(shù)人員能夠利用傳統(tǒng)的擠壓方法制備出航天用高精度GH3600鎳合金擠壓管材，其原因有四：一、傳統(tǒng)擠壓工藝通常把擠壓溫度設(shè)定在1150℃～1250℃范圍內(nèi)，在如此高溫條件下對(duì)于擠壓筒、擠壓模等設(shè)備的沖刷與磨損破壞十分嚴(yán)重，導(dǎo)致所制擠壓管材的外徑、壁厚等尺寸均勻性差；二、在1150℃～1250℃的高溫條件下擠壓會(huì)導(dǎo)致擠壓管材的表面氧化嚴(yán)重，表面缺陷明顯，在后續(xù)的加工處理中往往需要機(jī)械加工去除表面的氧化層和缺陷，導(dǎo)致后續(xù)加工工序增多，管材的成品率低；三、由于GH3600鎳合金常規(guī)工藝下為了降低模具的磨損，擠壓速度在100mm/s左右，擠壓過(guò)程會(huì)產(chǎn)生較大的變形抗力，因此常規(guī)的擠壓工藝一般只能將擠壓比控制在6～8之間，晶粒破碎效果不明顯，擠壓管材的晶粒度均勻度差；四、常規(guī)的擠壓工藝中由于GH3600鎳合金的變形抗力大，所以要充分保證擠壓機(jī)所承受的壓應(yīng)力在安全范圍內(nèi)，這就直接限制了GH3600鎳合金擠壓管材的規(guī)格；也就是說(shuō)，擠壓桿、擠壓筒等施力和受力部件的直徑要相對(duì)較大，以保證擠壓過(guò)程安全可控。因此常規(guī)擠壓工藝一般金適用于較大規(guī)格的擠壓錠坯和擠壓管材，而若制備較小規(guī)格的GH3600鎳合金擠壓管材，則需進(jìn)行后續(xù)的加工處理，后續(xù)加工過(guò)程過(guò)長(zhǎng)，工藝不易控制，導(dǎo)致管材的質(zhì)量穩(wěn)定性差。

由上述可知，采用傳統(tǒng)擠壓工藝制得的擠壓管材的質(zhì)量差，缺陷多，且會(huì)遺傳至成品管材，綜合影響成品管材的工藝性能，導(dǎo)致成品管材的成品率低，甚至整批作廢，嚴(yán)重阻礙了GH3600鎳合金材料的應(yīng)用和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、可重復(fù)性強(qiáng)、適于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的GH3600鎳合金擠壓管材的制備方法。采用該方法制備的GH3600鎳合金擠壓管材的成品率高，尺寸均勻性好，晶粒度級(jí)別為9～10級(jí)，后續(xù)加工工序少，滿足航天領(lǐng)域用GH3600鎳合金管材高精度、高成品率、高組織穩(wěn)定性的技術(shù)要求，具有廣泛的推廣價(jià)值和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種GH3600鎳合金擠壓管材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將GH3600鎳合金鑄錠進(jìn)行機(jī)加工處理，得到截面形狀為圓環(huán)形的擠壓錠坯；

步驟二、在真空度不大于1×10^-1Pa的真空焊箱中，將步驟一中所述擠壓錠坯的內(nèi)外表面均采用紫銅管進(jìn)行包殼，得到包殼錠坯；擠壓錠坯內(nèi)表面的包殼厚度和擠壓錠坯外表面的包殼厚度均為1mm～2mm；

步驟三、將步驟二中所述包殼錠坯加熱至930℃～960℃后進(jìn)行保溫，然后利用擠壓機(jī)對(duì)保溫后的包殼錠坯進(jìn)行等溫?cái)D壓，得到擠壓管坯；所述等溫?cái)D壓的擠壓比為10～15，所述等溫?cái)D壓的擠壓速率為1mm/s～2mm/s；

步驟四、將步驟三中所述擠壓管坯進(jìn)行矯直處理；

步驟五、將步驟四中經(jīng)矯直處理后的擠壓管坯置于硝酸中酸洗去除內(nèi)外表面包殼，得到GH3600鎳合金擠壓管材；所述GH3600鎳合金擠壓管材的內(nèi)徑為18mm～22mm，所述GH3600鎳合金擠壓管材的外徑為28mm～34mm。

上述的一種GH3600鎳合金擠壓管材的制備方法，其特征在于，步驟三中所述保溫的時(shí)間t滿足：0.8d≤t≤1.2d，其中d為包殼錠坯的外徑，d的單位為mm，t的單位為min。