[發(fā)明專利]一種粉末高溫合金制坯的等通道擠壓模具

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310379830.5
• 申請(qǐng)日: 2013-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN103447341A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董俊哲;李付國;王磊;汪程鵬;楊雅靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B21C25/08
• 分類號(hào): B21C25/08
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉末高溫合金的制坯技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種粉末高溫合金制坯的等通道擠壓模具。

背景技術(shù)

隨著航空航天、造船、汽車工業(yè)的發(fā)展，粉末冶金技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空、船舶和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪盤和葉片制造中，并且取得了快速的發(fā)展，已成為制造高性能渦輪盤和葉片的一種成熟、可靠的方法。制備高性能高溫合金坯料，是先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制和生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)和制備基礎(chǔ)。只有合理制坯，才能在后續(xù)成形及熱處理工藝過程中，確保其成形性能、使用性能及工藝可靠性。粉末冶金方法生產(chǎn)制備高溫合金時(shí)，每個(gè)粉末顆粒都是由微量液體金屬快速冷凝而成，其成分偏析僅限制在粉末顆粒的內(nèi)部。因此，粉末壓制成的坯料具有組織均勻細(xì)小，不存在整體成分偏析問題。均勻的組織和細(xì)小的晶粒能使粉末冶金材料得到優(yōu)異的力學(xué)性能和熱工藝性能，從而減輕裝備重量并降低生產(chǎn)成本。在現(xiàn)代高溫合金研制中，其強(qiáng)度指標(biāo)在很大程度上取決于晶粒的大小和晶粒與制件的厚度關(guān)系，所以對(duì)坯料進(jìn)行晶粒細(xì)化和均勻化處理非常重要。制備粉末高溫合金制件，通常采用熱等靜壓、熱等靜壓+等溫鍛造、熱擠壓等工藝。熱等靜壓方法能有效地破碎非金屬夾雜物以及原始顆粒邊界，達(dá)到細(xì)化晶粒、提高合金成形性能和使用性能的目的，但該工藝對(duì)粉末的質(zhì)量要求高；而熱等靜壓+等溫鍛造工藝生產(chǎn)制備的合金，其強(qiáng)度和塑性指標(biāo)比直接經(jīng)熱等靜壓后的合金有所提高，但持久強(qiáng)度幾乎無變化，且工藝過程復(fù)雜，設(shè)備昂貴，所用粉末的粒度要求較高。采用熱擠壓方法也可以實(shí)現(xiàn)細(xì)化晶粒的目的，但需要采用大型擠壓設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化，Yan?Beygelzimer提出了一種擠扭（TE）的新方法（J?Mater?Process?Tech，2009，209(7):3650），但該方法僅適用于非圓形截面坯料。在專利CN102039324A和專利CN201862645U中公開了一種制備變通道超細(xì)晶銅鋁線材的裝置及制備方法，是將螺旋變通道擠壓模具改制成拉拔模具，其提供的一拉兩壓應(yīng)力狀態(tài)，效果不及擠壓模具的三向應(yīng)力狀態(tài)，并且該方法僅適用于直徑較小的線材生產(chǎn)。在專利CN201371172Y中提出的一種變通道擠壓模具和專利CN201711480U中介紹的一種用于長軸類鍛件制坯的胎模，以及專利CN201862645U中描述的一種制備變通道超細(xì)晶銅鋁線材的裝置，都是采用由圓截面變?yōu)闄E圓截面，再由橢圓截面變?yōu)閳A截面的方法，利用扭轉(zhuǎn)模具型腔成形預(yù)制工件，這種方法雖然具有載荷小、成本低、效率高和結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，但現(xiàn)有技術(shù)中擠壓模具的型腔將擠、扭過程分開，增加了工藝的復(fù)雜性和模具的結(jié)構(gòu)尺寸，并且不能有效地實(shí)現(xiàn)擠扭過程協(xié)同作用下的簡單剪切變形，而簡單剪切變形能最大程度地細(xì)化晶粒，并消除粉末冶金材料的原始顆粒邊界。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的制備材料晶粒尺度粗大、實(shí)驗(yàn)條件苛刻、工藝過程復(fù)雜的不足，本發(fā)明提出一種粉末高溫合金制坯的等通道擠壓模具，該模具可用于制備晶粒細(xì)小、組織均勻、無宏觀偏析、合金化程度高、屈服強(qiáng)度和疲勞性能好的粉末高溫合金坯料。通過改善粉末高溫合金坯料組織特征可有效降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)由于擠壓過程中晶粒細(xì)化效果明顯，原始顆粒邊界消除徹底，粉末高溫合金坯料的綜合力學(xué)性能得到明顯提高。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:粉末高溫合金制坯的等通道擠壓模具包括圓臺(tái)形引導(dǎo)段、變形扭轉(zhuǎn)過渡段、圓形整形段，圓臺(tái)形引導(dǎo)段型腔為變直徑圓形通道，初始截面圓形直徑為1.2D，終止處圓形直徑為D，圓臺(tái)形引導(dǎo)段長度為0.8D；變形扭轉(zhuǎn)過渡段型腔包括圓臺(tái)形引導(dǎo)段終止處圓形截面光滑過渡并扭轉(zhuǎn)為橢圓截面、橢圓截面光滑過渡并扭轉(zhuǎn)為圓形截面，圓臺(tái)形引導(dǎo)段終止處圓形截面光滑過渡并扭轉(zhuǎn)為橢圓截面的長軸與短軸比值為a，順時(shí)針扭轉(zhuǎn)角度為φ/2，型腔長度為b×D/2；橢圓截面光滑過渡并扭轉(zhuǎn)為圓形截面直徑為D，順時(shí)針扭轉(zhuǎn)角度為φ/2，型腔長度為b×D/2；圓形整形段型腔截面為直徑等于D的圓形截面，圓形整形段的長度與直徑相同。

所述變形扭轉(zhuǎn)過渡段工藝參數(shù)，橢圓形截面的長短軸比值a為1.2-2.7、扭轉(zhuǎn)角φ為26.5°-66.5°、變形扭轉(zhuǎn)過渡段長度與鍛坯直徑比值b為0.7-1.5。

有益效果