[發(fā)明專利]一種GH4720Li高溫合金葉片的模鍛方法及其葉片鍛件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110047874.2
• 申請(qǐng)日: 2021-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN114762891B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曲敬龍;杜金輝;史玉亭;張國(guó)棟;陳佳語(yǔ);安騰;谷雨;孟令勝;唐超;鄧群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鋼鐵研究總院;北京鋼研高納科技股份有限公司;中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B21K3/04
• 分類號(hào): B21K3/04;B21J5/00;C21D9/00
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 侯巍巍

本發(fā)明涉及一種GH4720Li高溫合金葉片的模鍛方法以及由此獲得的葉片鍛件。所述模鍛方法包括以下步驟：將GH4720Li棒材料段進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)制坯；將所述預(yù)制坯進(jìn)行模鍛處理，得到終鍛件，其中所述模鍛處理包括一火次預(yù)鍛和一火次終鍛，所述一火次預(yù)鍛與所述一火次終鍛的條件相同，所述一火次預(yù)鍛的條件包括：將所述預(yù)制坯進(jìn)行加熱處理，隨后將所述預(yù)制坯轉(zhuǎn)移至模具中進(jìn)行鍛造，所述轉(zhuǎn)移和鍛造的過程在8秒內(nèi)完成，其中所述加熱處理的溫度在1080℃?1140℃范圍內(nèi)，所述加熱處理的時(shí)間在20?60min范圍內(nèi)。本申請(qǐng)模鍛方法獲得的GH4720Li高溫合金葉片鍛件具有優(yōu)異的力學(xué)性能，達(dá)到了鍛造葉片的較高水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及GH4720Li高溫合金葉片領(lǐng)域，尤其是涉及一種GH4720Li高溫合金葉片的模鍛方法及其鍛件。

背景技術(shù)

葉片是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵的熱端部件，起到關(guān)鍵的能量轉(zhuǎn)換作用，質(zhì)量和性能要求極高，高溫段多采用價(jià)格較為昂貴的高溫合金材料。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷發(fā)展，高壓壓氣機(jī)末級(jí)葉片的服役條件越來(lái)越苛刻，其服役最高溫度已經(jīng)達(dá)到了730℃，接近了鎳基高溫合金使用溫度的極限。提高合金材料的耐高溫性能成為了發(fā)展新型發(fā)動(dòng)機(jī)的重要基礎(chǔ)。GH4169合金是目前使用最為廣泛的高溫合金材料之一，但是，GH4169合金的長(zhǎng)期穩(wěn)定使用溫度在650℃以下，因此，該合金已經(jīng)滿足不了目前的需求，需要尋找使用溫度更高和更優(yōu)性能的替代材料。

GH4720Li作為一種典型的難變形高溫合金，其使用溫度在700℃-750℃，代表了高溫合金的最高水平。但是相較于GH4169合金，GH4720Li的合金化程度更高，熱加工變形窗口更窄，并且GH4720Li合金對(duì)溫度的敏感度極高，在鍛造過程中極易發(fā)生開裂現(xiàn)象。此外，GH4720Li合金的再結(jié)晶工藝對(duì)熱變形參數(shù)也極為敏感，鍛造工藝還會(huì)影響鍛件的晶粒度，造成晶粒度不均勻、粗晶條帶等問題，嚴(yán)重影響葉片的服役性能和生產(chǎn)穩(wěn)定性。如果使用GH4720Li合金作為葉片材料，那么葉片的鍛造過程會(huì)變得非常復(fù)雜，同時(shí)對(duì)GH4720Li合金葉片的晶粒度要求也是極高的(ASTM 11級(jí)或更細(xì))，在實(shí)操中需要對(duì)鍛造工藝的溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。

模鍛工藝作為現(xiàn)階段最為廣泛的一種葉片制備方法，通常為擠壓+墩頭+預(yù)鍛+終鍛四火次鍛造，或者為擠壓+預(yù)鍛+終鍛三火次鍛造，工序復(fù)雜，周期較長(zhǎng)，材料的利用率一般僅為20％-30％。此外，擠壓和模鍛需要兩臺(tái)壓力機(jī)設(shè)備，對(duì)設(shè)備要求較高。并且擠壓模具的加工也較復(fù)雜，且極易損壞。如果使用GH4720Li合金制作葉片，那么，由于GH4720Li合金的強(qiáng)度和熱變形抗力較高，采用傳統(tǒng)的擠壓工序?qū)H4720Li合金進(jìn)行鍛造極易產(chǎn)生裂紋。因此，傳統(tǒng)的葉片鍛造方法并不適用于GH4720Li合金葉片。

相比較GH4169合金，GH4720Li合金擁有更高的合金化程度，以及40％以上的γ’強(qiáng)化相含量，這些因素使得GH4720Li合金擁有能在700-750℃長(zhǎng)期服役的能力，以及優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，由此能夠適應(yīng)高溫高壓的服役條件。但由于GH4720Li合金具有高的合金化程度，導(dǎo)致其塑性低于GH4169合金，這也是GH4720Li合金被稱為難變形合金的原因。因此，GH4720Li合金的熱加工性能比較差，對(duì)溫度的控制也較嚴(yán)格，甚至苛刻。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环NGH4720Li高溫合金葉片的模鍛方法以及由此獲得的葉片鍛件。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種GH4720Li高溫合金葉片的模鍛方法，包括以下步驟：

將GH4720Li棒材料段進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)制坯；

將所述預(yù)制坯進(jìn)行模鍛處理，得到終鍛件，

其中所述模鍛處理包括一火次預(yù)鍛和一火次終鍛，所述一火次預(yù)鍛與所述一火次終鍛的條件相同，