[發明專利]鎳基合金模具和該模具的修補方法

有效

• 申請號: 202110414229.X
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN113122789B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 太田敦夫;今野晉也
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10;B21J1/02;B21J1/06;B21J5/00;C22C19/05
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 金鮮英;鐘晶

鎳基合金模具和該模具的修補方法，在用于Ni基合金高溫構件的制造中的模具損傷時，也不顯著增大成本。模具由強析出強化Ni基超合金形成，具有在1050℃析出10體積％以上的γ’相的組成，γ’相的固溶溫度為1050℃～1250℃，γ’相具有在母相γ相的晶粒內析出的粒內γ’相晶粒和在該γ相的晶粒間析出的粒間γ’相晶粒的析出形態且粒間γ’相晶粒析出10體積％以上。包括：實施加熱至1000℃以上且低于γ’相的固溶溫度的溫度并緩慢冷卻直至500℃從而使粒間γ’相晶粒生長的軟化熱處理的工序，進行成型加工的工序，實施在使粒間γ’相晶粒殘留10體積％以上的同時使粒內γ’相晶粒析出的部分固溶和時效處理的工序。

本申請為申請號為201680090850.2、申請日為2016年11月16日、發明名稱為“鎳基合金高溫構件的制造方法”的發明申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及蒸汽渦輪用構件等高溫構件的制造技術，特別是涉及用于由具有與耐熱鋼相比高的高溫強度的鎳基合金形成的高溫構件的制造中的模具和該模具的修補方法。

背景技術

近年來，從節能(例如，節約化石燃料)和地球環境保護(例如，抑制CO₂氣體的產生量)的觀點考慮，強烈期望提高火力發電廠的效率(例如，提高蒸汽渦輪的效率)。作為提高蒸汽渦輪的效率的有效手段之一，有主蒸汽溫度的高溫化。

例如，在現在的最尖端的超超臨界壓(USC)發電廠中，主蒸汽溫度為600℃級(約600～620℃)，送電端效率為約42％。與此相對，世界各國都在進行將主蒸汽溫度提高至700℃級(約700～720℃)而以高效率化為目標的先進超超臨界(A-USC)發電廠的開發。通過使主蒸汽溫度成為700℃級，可以期待大幅提高送電端效率(例如，提高約4％)。

600℃級的USC發電廠的高溫構件(例如，渦輪動葉片)通常使用了作為鐵(Fe)系合金的耐熱鋼(例如，鐵素體系耐熱鋼、奧氏體系耐熱鋼)。另一方面，對于700℃級的A-USC發電廠的高溫構件而言，需要可以在該主蒸汽溫度維持必要充分的機械特性(例如，蠕變強度)，作為其材料，假設使用與耐熱鋼相比高溫強度優異的鎳(Ni)基合金。

發電廠的高溫構件為了確保必要的機械特性，經常通過熱模鍛造來制造成。熱模鍛造中，從形狀精度的觀點考慮，增大模具與被鍛造材之間的變形阻力差(被鍛造材易于變形，模具難以變形)是重要的。為了增大模具/被鍛造材之間的變形阻力差，例如，以往的對于耐熱鋼的熱模鍛造時，進行了僅將被鍛造材加熱直至鍛造溫度，然后取出該被鍛造材，立即用非加熱的模具進行鍛造加壓這樣的方法。

然而，對于Ni基合金(特別是，γ’相析出強化Ni基合金)而言，如果模具/被鍛造材之間的溫度差大，則由于模具/被鍛造材的接觸而在被鍛造材的接觸面發生急劇的溫度降低，由于被鍛造材的溫度降低而γ’相開始析出，從而被鍛造材急劇地硬化。其結果是，發生被鍛造材的變形阻力急增、延性降低，可能產生鍛造成品率的降低、模具的損傷這樣的不良狀況。這些關系到由Ni基合金形成的高溫構件的制造成本增大。

因此，提出了各種用于消除對于Ni基合金材的熱模鍛造的不良狀況的技術(例如，熱模鍛(ホットダイ鍛造)技術、恒溫鍛造技術)。

例如，專利文獻1(日本特開平2-133133)中公開了一種熱間精密型鍛造方法，其特征在于，對于被加熱的被成型材，使用加熱至與該被成型材的加熱溫度大致相同的溫度的模具，通過液壓加壓，從加壓開始時刻直至加壓結束之間，一邊持續施加一定的加壓力一邊進行鍛造，該一定的加壓力是模具的壓制面所負荷的應力不超過該模具材料的變形阻力值的范圍內的加壓力。