[發明專利]一種鎳基高溫合金航空發動機轉子葉片熱模鍛工藝

在審

• 申請號: 202010984662.2
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112122524A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 張廣偉;汪大成;張東麗;鞠秀義;樸順南
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽黎明航空發動機有限責任公司
• 主分類號: B21J5/02
• 分類號: B21J5/02;B21J5/00;B21J3/00;B21J1/06
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

一種鎳基高溫合金航空發動機轉子葉片熱模鍛工藝，屬于航空發動機葉片鍛造技術領域。工藝步驟如下：下料、光飾、擠壓加熱、擠壓、浸油吹砂、涂潤滑劑、預鍛加熱、預鍛、涂潤滑劑、終鍛加熱、終鍛、熱處理及終檢。經本發明鍛造工藝鍛造的發動機葉片，葉片鍛件外形完整，表面無裂紋、折疊及壓傷等缺陷；力學性能、金相組織滿足設計要求。

技術領域

本發明屬于航空發動機葉片鍛造技術領域，具體涉及一種鎳基高溫合金材料的航空發動機葉片的熱模鍛新工藝。

背景技術

某種航空發動機用壓氣機轉子葉片選用的GH4720Li合金是一種組織和性能對鍛造參數敏感的鎳基高溫合金。此種合金中Al+Ti的質量分數達到了7.5％，基體中的γ’相的含量達到40-50％，650℃時的強度達到1400MPa以上，極高的合金化程度在提高該合金的高溫強度的同時也大幅度降低了塑性，工藝難度極大。目前國內僅有少數開坯方面的工藝研究以及部分等溫成型方面的小批生產，尚無成熟的壓氣機轉子葉片熱模鍛鍛造工藝。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明利用我公司的擠壓設備及工藝，提供一種切實可行的GH4720Li合金轉子葉片的鍛造工藝流程和相關工藝參數。

本發明方法包括以下工藝步驟：

(1)下料：選用合格的GH4720Li棒料，坯料尺寸根據所需零件尺寸要求下料，其長度公差控制在±0.5mm內，坯料一端圓角不小于R10，另一端不小于R2；

(2)光飾：將所下坯料放入震動光飾機中進行光飾，至表面粗糙度接近Ra1.6；

(3)擠壓加熱：將光飾后的坯料放置在高溫合金卷制的加熱器中，浸泡在鋇鹽爐的熔融鹽液中，因GH4720Li合金最佳塑性區間較窄，擠壓加熱爐溫為1100℃±10℃，保溫溫度為1100℃±10℃，保溫時間為5-10min；

(4)擠壓：將加熱器和坯料一同從鋇鹽爐中取出，再從加熱器中取出坯料，進行一次擠壓成型，達到所需工藝要求尺寸，停鍛溫度不低于1000℃；因GH4720Li合金塑性差，擠壓成型的擠壓比應小于3.5，避免在擠壓件桿部尾端至1/2處產生垂直于擠壓方向的裂紋群；擠壓工作帶前的轉接圓角需不小于R8，避免在擠壓件桿部側面產生45°斜裂紋群；模具溫度不高于180℃，避免加重所述兩種開裂現象；

(5)浸油吹砂：在機油中浸泡30-60min后吹砂，目視檢查擠壓件表面裂紋并將其打磨去除；

(6)涂潤滑劑：將清理干凈后擠壓件放入烘箱中，按涂玻璃潤滑劑工藝中加熱要求加熱至80-120℃后，在通風箱中噴涂Qxylub-719潤滑劑；其中，潤滑劑的厚度需控制在0.1-0.15mm之間；

(7)預鍛加熱：把涂完潤滑劑的擠壓件放入爐溫為1120℃±10℃的電爐中加熱，擠壓件在爐內的保溫溫度為1120℃±10℃，保溫時間為30-60min；

(8)預鍛：從電爐中取出擠壓件至曲柄壓力機進行預鍛，為保持擠壓件1120℃±10℃的溫度，整個轉運時間應小于5s，通過一次打擊達到工藝規程要求尺寸及變形量，停鍛溫度不低于950℃，變形量介于15-45％之間；

(9)涂潤滑劑：將預鍛件放入烘箱中，按涂玻璃潤滑劑工藝中加熱要求加熱至80-120℃，保溫時間為30-60min，從烘箱中取出預鍛件，在通風箱中噴涂Qxylub-719潤滑劑；其中，潤滑劑的厚度需控制在0.1-0.15mm之間；

(10)終鍛加熱：把涂完潤滑劑的預鍛件放入爐溫為1120℃±10℃的電爐中加熱，預鍛件在爐內的保溫溫度為1120℃±10℃，保溫時間為20-50min；GH4720Li合金模鍛加熱溫度允許高于擠壓加熱溫度20-40℃，但當模鍛加熱溫度超過1130℃時，晶粒度開始降低，因此優選1120℃作為模鍛加熱溫度；