[發明專利]一種鎳基高溫合金鍛件的晶粒組織均勻性評價方法

有效

• 申請號: 201610021609.6
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105631156B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 劉鑫剛;郭寶峰;金淼;陳雷;高占平;張鵬;沈文濤
• 申請（專利權）人: 燕山大學;中國第二重型機械集團德陽萬航模鍛有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰;張冬花

本發明涉及一種鎳基高溫合金鍛件晶粒組織均勻性評價方法，其通過建立晶粒組織均勻性評價函數，結合在鎳基高溫合金鍛件中選取的節點，統計各節點不同晶粒的晶粒度等級，以及各晶粒在所統計面積占的百分數，給出鎳基高溫合金鍛件不同部位或鎳基高溫合金鍛件整體的均勻性函數值，函數值越接近0則晶粒組織越均勻，函數值越接近1則晶粒組織越不均勻，以此來評價其晶粒組織均勻性。通過控制不同的工藝，對各工藝下鍛件晶粒組織均勻性函數值進行比較，函數值最小所對應的工藝為最優工藝。本發明可用于航空航天領域鎳基高溫合金鍛件的晶粒組織均勻性評價。

技術領域

本發明涉及鎳基高溫合金鍛件晶粒組織均勻性評價領域，是一種用于對鎳基高溫合金鍛件不同部位晶粒組織均勻性進行評價的方法。

背景技術

航空制造業在發達國家經濟發展中具有重要的戰略意義和支柱作用，是先進生產力的集中體現。然而，我國作為世界最大的航空市場之一，卻沒有自主知識產權的大型民用飛機品牌。2007年2月26日國務院常務會議批準了大型飛機研制重大科技專項的正式成立，2008年5月11日，承擔中國大飛機項目重任的中國商用飛機有限責任公司在上海成立，2015年11月2日，國產C919大型客機在上海浦東基地正式下線，為我國走自主創新突破大飛機制造核心技術之路，邁出了堅實的步伐。作為航空航天產品的動力部分，航空發動機對飛機的載重、飛行高度、速度等起決定性作用。渦輪部件是航空發動機的心臟，其中渦輪盤的主要功能是帶動渦輪葉片高速旋轉，渦輪盤的工作條件極其苛刻，其工作時承受熱應力的疊加作用以及復雜的機械應力，因此，渦輪盤材料應具有良好的抗蠕變能力、持久性能以及良好的疲勞性能，渦輪盤通常由一種鎳基高溫合金鍛件制作而成，其中GH4169合金是所有鎳基高溫合金中應用最廣泛、生產最穩定的合金。

GH4169合金制成的渦輪盤的晶粒組織均勻程度與綜合力學性能的關系密切。為了保證渦輪盤的性能，對于鍛造成形的GH4169合金渦輪盤鍛件，要求其晶粒組織均勻分布，但國內生產的GH4169合金渦輪盤晶粒組織均勻性還沒有完全達標。GH4169合金渦輪盤在成形時導熱性差、塑性低、變形抗力大、不同部位變形條件具有顯著的差異，這些特點是導致GH4169渦輪盤晶粒組織不均勻的主要原因。渦輪盤鍛件中各部分晶粒尺寸不一致，或出現混晶以及粗晶組織，高溫合金在粗晶及混晶狀態下，持久塑性很低，導致蠕變損傷加劇而強烈降低合金的缺口周期持久壽命。

GH4169合金渦輪盤鍛件的熱處理溫度在合金的靜態再結晶溫度以下，不能通過熱處理來改變GH4169合金渦輪盤鍛件的晶粒組織均勻性。這就意味著，只能通過控制GH4169渦輪盤的鍛造工藝來解決晶粒組織均勻性問題。GH4169晶粒尺寸的變化發生在加熱、變形及變形后冷卻過程中，其中加熱過程晶粒尺寸變化以長大為主，變形及變形后冷卻過程則主要是動態回復、動態再結晶、亞動態再結晶、靜態再結晶等。因此，對GH4169合金鍛造過程中晶粒組織演變機理、晶粒組織均勻性的研究具有重大意義，為提高航空發動機渦輪盤的使用性能提供幫助。

GH4169渦輪盤的晶粒組織均勻性主要體現在兩個方面，一方面體現在渦輪盤不同部位晶粒尺寸的差別，另一方面體現在渦輪盤某微小區域內晶粒尺寸的差別。如何能夠較好的反應鎳基高溫合金鍛件的晶粒組織均勻性，仍是一個有待解決問題。

發明內容

本發明的目的是要解決對鎳基高溫合金鍛件晶粒組織均勻性評價的問題，從而建立了一種針對鎳基高溫合金鍛件晶粒組織均勻性的評價函數，并結合圖形對一種鎳基高溫合金鍛件晶粒組織均勻性進行評價，以期通過均勻性評價對成形工藝的優劣進行比較，獲取較優工藝。

實現本發明的技術解決方案為:一種針對鎳基高溫合金鍛件晶粒組織均勻性評價方法，具體包括以下步驟：

步驟一、將鍛件剖開，取其截面，并將該截面分為多個部位；

步驟二、在所述各個部位選取合適節點，并統計各節點不同晶粒的晶粒度等級，以及該晶粒在所統計面積占的百分數，并獲得占被評價總體百分數最大的晶粒顯微晶粒度等級或標準晶粒顯微晶粒度等級；