[發(fā)明專利]提高高溫合金盤件或環(huán)形件服役穩(wěn)定性的方法及得到的盤件或環(huán)形件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111582166.5
• 申請(qǐng)日: 2021-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN114250352A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦海龍;畢中南;杜金輝;謝錦麗;史松宜;孫志民;于鴻垚;安騰;甘斌;王睿;王瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京鋼研高納科技股份有限公司;鋼鐵研究總院
• 主分類號(hào): C21D9/00
• 分類號(hào): C21D9/00;C21D9/34;C21D9/40;C21D7/13
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 宋南

本發(fā)明涉及高溫合金材料制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種提高高溫合金盤件或環(huán)形件服役穩(wěn)定性的方法及得到的盤件或環(huán)形件。提高高溫合金盤件或環(huán)形件服役穩(wěn)定性的方法，包括如下步驟：將高溫合金盤件或環(huán)形件進(jìn)行固溶熱處理，然后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)使輪轂部位產(chǎn)生0.005～0.1的塑性變形量，再進(jìn)行時(shí)效熱處理。本發(fā)明在固溶熱處理后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，引發(fā)特定塑性變形量所需的轉(zhuǎn)速較低，使該過程有效可控；且在固溶熱處理后進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，在輪轂部位引發(fā)合理的塑性變形，會(huì)引入更多亞結(jié)構(gòu)，在后續(xù)時(shí)效熱處理過程中，可促進(jìn)強(qiáng)化相在材料亞結(jié)構(gòu)附近析出，提高材料的強(qiáng)度和抗蠕變能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高溫合金材料制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種提高高溫合金盤件或環(huán)形件服役穩(wěn)定性的方法及得到的盤件或環(huán)形件。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端轉(zhuǎn)動(dòng)部件主要采用高溫合金制造，包括渦輪盤等等。在服役狀態(tài)下，高溫合金盤件或環(huán)形件的脆弱部位為輪轂區(qū)域：一方面，在高溫合金盤件鍛造過程中，由于受到變形死區(qū)的影響，輪轂部位材料的屈服強(qiáng)度通常較低；另一方面，輪轂部位承受了最大的服役弦向拉應(yīng)力，易在其組織中產(chǎn)生蠕變損傷和疲勞損傷，從而破壞盤件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

因而，如何能夠提高高溫合金盤件或環(huán)形件的服役結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是本領(lǐng)域亟需解決的問題。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供提高高溫合金盤件或環(huán)形件服役穩(wěn)定性的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的盤件或環(huán)形件在服役過程中穩(wěn)定性較差等技術(shù)問題。

本發(fā)明的第二目的在于提供采用上述方法得到的盤件或環(huán)形件。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

提高高溫合金盤件或環(huán)形件服役穩(wěn)定性的方法，包括如下步驟：

將高溫合金盤件或環(huán)形件進(jìn)行固溶熱處理，然后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)使輪轂部位產(chǎn)生0.005～0.1的塑性變形量，再進(jìn)行時(shí)效熱處理。

本發(fā)明的方法，在固溶熱處理后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，此時(shí)高溫合金材料的屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)低于時(shí)效熱處理后的屈服強(qiáng)度，因而引發(fā)特定塑性變形量所需的轉(zhuǎn)速較低，使該過程有效可控。并且，在固溶熱處理后進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，在輪轂部位引發(fā)合理的塑性變形，會(huì)引入更多亞結(jié)構(gòu)(位錯(cuò)、低能孿晶界等)，在后續(xù)時(shí)效熱處理過程中，可促進(jìn)強(qiáng)化相(γ′相和γ″相等)在材料亞結(jié)構(gòu)附近析出，提高材料的強(qiáng)度和抗蠕變能力。

此外，通過本發(fā)明的方法，可在輪盤的輪轂部位預(yù)置殘余壓應(yīng)力，從而抵消盤件服役過程中的載荷，降低盤件的服役實(shí)際受力狀態(tài)。在時(shí)效熱處理階段會(huì)使輪轂部分的殘余壓應(yīng)力部分釋放(約20％～40％)。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，通過模擬計(jì)算使輪轂部位產(chǎn)生所述塑性變形量的轉(zhuǎn)速。進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)在室溫～700℃下進(jìn)行。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述旋轉(zhuǎn)的時(shí)間≤10min，如1～10min。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，基于輪轂部位材料的旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)溫度(室溫～700℃)下的材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線，結(jié)合有限元模擬仿真，計(jì)算使輪轂部位產(chǎn)生所述塑性變形量的轉(zhuǎn)速。進(jìn)一步的，所述應(yīng)力-應(yīng)變曲線為材料在固溶態(tài)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述旋轉(zhuǎn)使輪轂部位產(chǎn)生0.005～0.1的塑性變形量，且卸載后輪轂部位的弦向殘余應(yīng)力為-300～-100MPa。進(jìn)一步的，卸載后輪緣部位的弦向殘余應(yīng)力為50～200MPa。其中，應(yīng)力值為負(fù)數(shù)時(shí)，表示為壓應(yīng)力；應(yīng)力值為正數(shù)時(shí)，表示為拉應(yīng)力。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述固溶熱處理中的冷卻步驟，冷卻速率快于空冷的冷卻速率。進(jìn)一步的，所述固溶熱處理中的冷卻方式包括油淬、水淬、鹽淬、聚合物淬火劑、高壓氣體、水霧和噴淋方式中的至少一種。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，還包括在所述時(shí)效熱處理后進(jìn)行零件加工。