[發(fā)明專(zhuān)利]一種鈮鎢合金環(huán)形件鍛造成形方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110350489.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113510216B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王凱;劉友強(qiáng);張鵬;苗金武;陳志民;解洋;吳曉明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B21K1/76
• 分類(lèi)號(hào): B21K1/76;B23P15/00;B21J5/08;B21J5/10;B21J1/06;C21D9/40
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 任林沖

本發(fā)明涉及一種鈮鎢合金環(huán)形件鍛造成形方法，包括步驟：(1)鑄錠車(chē)光、倒角、噴涂防氧化涂層、不銹鋼包套后加熱，自由鍛錘、快鍛機(jī)或液壓機(jī)上鐓粗成形餅坯；(2)線切割坯料內(nèi)孔制備環(huán)坯，機(jī)械加工去除包套和餅坯表面氧化皮、缺陷，熒光/著色檢查表面無(wú)缺陷后，真空消應(yīng)力退火處理；(3)自由鍛錘或快鍛機(jī)上進(jìn)行馬杠/馬架擴(kuò)孔成形鍛環(huán)；(4)鍛環(huán)真空再結(jié)晶退火后，切取試樣檢查組織、性能。本發(fā)明選擇在1290±40℃的高溫條件下進(jìn)行鍛造成形，大大降低了材料的變形抗力、提高了材料的塑性和流動(dòng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鈮鎢合金環(huán)形件鍛造成形方法，屬于難熔金屬鍛造成形技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

上面級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、姿軌控火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和空間火箭發(fā)動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)和重量的限制，常采用單壁輻射冷卻噴管，噴管服役溫度達(dá)到1200℃以上。鈮鎢合金熔點(diǎn)高、在1200℃～1800℃具有良好的力學(xué)性能，是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)輻射冷卻噴管的理想材料。火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室噴管收擴(kuò)段部位因壁厚、截面和曲率變化大，且不允許存在焊縫，通常采用鈮鎢合金鍛件毛坯機(jī)械加工。

鈮鎢合金材料昂貴、高溫塑性和材料流動(dòng)性差、鍛造加熱溫度高、可鍛溫度范圍窄、鍛造變形抗力大，因此鍛造成形難度極大。目前鈮鎢合金鍛件主要存在的問(wèn)題有：(1)鈮鎢合金拔長(zhǎng)時(shí)極易開(kāi)裂，無(wú)法通過(guò)反復(fù)鐓粗+拔長(zhǎng)提高坯料變形量，在成形尺寸較大的鍛件時(shí)難以保證材料性能；(2)受限于鑄錠規(guī)格尺寸，直徑350mm以上的身部無(wú)法采用鍛棒或鍛餅直接加工；(3)傳統(tǒng)工藝采用鍛棒或鍛餅直接加工推力室身部，材料利用率極低，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)鈮鎢合金鍛件存在的材料利用率低、生產(chǎn)成本高、鍛造綜合變形量小、性能無(wú)法滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求、350mm以上大尺寸鍛件成形難問(wèn)題，提供了一種鈮鎢合金環(huán)形件的鍛造方法，該方法得到的鈮鎢合金環(huán)形件室溫、1400℃、1600℃抗拉強(qiáng)度分別可達(dá)到400MPa、140MPa和90MPa以上，能夠滿(mǎn)足大尺寸鈮鎢合金身部的加工需求。

本發(fā)明解決技術(shù)的方案是：

一種鈮鎢合金環(huán)形件鍛造成形方法，包括下列步驟：

(1)鑄錠車(chē)光、倒角、噴涂防氧化涂層、不銹鋼包套后加熱，自由鍛錘、快鍛機(jī)或液壓機(jī)上鐓粗成形餅坯；

(2)線切割坯料內(nèi)孔制備環(huán)坯，機(jī)械加工去除包套和餅坯表面氧化皮、缺陷，熒光/著色檢查表面無(wú)缺陷后，真空消應(yīng)力退火處理；

(3)自由鍛錘或快鍛機(jī)上進(jìn)行馬杠/馬架擴(kuò)孔成形鍛環(huán)；

(4)鍛環(huán)真空再結(jié)晶退火后，切取試樣檢查組織、性能。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中鑄錠下料后車(chē)光，兩端面倒圓角，表面噴涂防氧化保護(hù)涂層，并進(jìn)行不銹鋼硬包套，不銹鋼硬包套控制要求為：在外表面使用不銹鋼板制作包套，氬弧焊封焊外圓和端面包套。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中坯料≤850℃裝爐，850℃～950℃條件下預(yù)熱1h后隨爐升溫至1290±40℃，在此溫度下保溫，保溫系數(shù)為0.8mm/min，終鍛溫度≥1000℃，鍛后空冷。

進(jìn)一步的，需多火次成形時(shí)坯料在熱態(tài)回爐，熱態(tài)回爐不需要預(yù)熱直接加熱保溫，保溫系數(shù)0.5mm/min。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中坯料加熱過(guò)程中進(jìn)行軟包套，軟包套控制要求為：坯料加熱保溫到時(shí)后取出，用5mm～12mm厚硅酸鋁纖維及黏合劑進(jìn)行軟包套，包套完成后回爐保溫60分鐘～120分鐘后開(kāi)始成形。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)鑄錠每火次鐓粗變形量應(yīng)在0.1～0.35之間；鐓粗后的坯料高度應(yīng)為最終鍛環(huán)高度的105％～120％。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中線切割內(nèi)孔為后續(xù)擴(kuò)孔制坯，機(jī)械加工去除包套和餅坯表面氧化皮、缺陷，坯料內(nèi)、外圓端面倒圓角。