[發明專利]改善GH2909合金鍛件缺口敏感的方法及GH2909合金鍛件

在審

• 申請號: 202211596384.9
• 申請日: 2022-12-12
• 公開（公告）號: CN116159952A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 張麗;江楊輝;丁琪;田永建;隆如軍;樸學華;李騰;趙仁杰
• 申請（專利權）人: 中國航發南方工業有限公司
• 主分類號: B21J1/06
• 分類號: B21J1/06;B21K29/00;B21J5/00;C21D8/00;C21D6/00
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務所(普通合伙) 43211
• 代理人: 劉宏

本發明公開了一種改善GH2909合金鍛件缺口敏感的方法及GH2909合金鍛件，包括以下步驟，S1：選擇棒狀坯料進行第一次加熱并保溫；S2：將S1的棒狀坯料進行第二次加熱并保溫；S3：將S2達到保溫時間的棒狀坯料置于鍛造設備中鍛造成形；S4：將S3得到的鍛件快速冷卻；S5：冷卻后的鍛件進行表面缺陷處理；S6：將進行表面缺陷處理后的鍛件進行時效熱處理；本方法生產的GH2909鍛件無持久缺口敏感問題，可以獲得組織和力學性能合格的鍛件。

技術領域

本發明涉及航空發動機技術領域，特別地，涉及一種改善GH2909合金鍛件缺口敏感的方法。此外，本發明還涉及一種由上述改善GH2909合金鍛件缺口敏感的方法制得的GH2909合金鍛件。

背景技術

GH2909合金是以Fe-Ni-Co為基體的時效硬化型低膨脹高溫合金，650℃以下具有幾乎恒定的彈性模量、低的膨脹系數和良好的綜合性能，是航空航天發動機用的理想材料，主要用于制造航空發動機隔熱環、外罩和機匣等重要結構部件。

GH2909合金主要析出相有γ’相、ε相、laves相和MC相，合金的laves相為富Nb相，而Nb也是γ’強化相的主要組成元素，是影響合金鍛件持久性能的因素之一，當laves相在晶界大量析出時，消耗了大量Nb元素，使晶界兩側形成貧γ’區，雖然降低了晶界的強度，但易于塑性變形，尤其在缺口處應力峰得到緩解，應力重新分布并趨于平緩，從而可以減弱或者消除合金的缺口敏感。影響合金鍛件持久性能的另一因素是ε相，當ε相在晶內析出能提高合金的持久性能，而在晶界析出可以改善合金對應力加速晶界氧化脆性的抗力，有利于消除合金的缺口敏感性。

某航空發動機渦輪機匣采用低溫鍛造和標準熱處理制度生產后，存在組織和性能不穩定問題，特別是持久性能缺口敏感問題尤為突出；同時行業內采用GH2909合金生產的鍛件也一直存在持久性能不合格問題。因此，需要改進現有的鍛造方法以改善GH2909合金鍛件組織中粒狀laves相和ε相的含量和分布。

發明內容

本發明提供了一種改善GH2909合金鍛件缺口敏感的方法及GH2909合金鍛件，以解決GH2909合金鍛件的缺口敏感及持久性能不合格的技術問題。

根據本發明的一個方面，提供一種改善GH2909合金鍛件缺口敏感的方法，包括以下步驟，

S1：選擇棒狀坯料進行第一次加熱并保溫，以溶解合金中的laves相；

S2：將S1的棒狀坯料進行第二次加熱并保溫，以便于鍛造成型；

S3：將S2達到保溫時間的棒狀坯料置于鍛造設備中鍛造成形，以使合金在鍛造變形過程中發生晶粒破碎，獲得均勻細小的晶粒組織；

S4：將S3得到的鍛件快速冷卻，以使粒狀laves相沿晶界析出；

S5：冷卻后的鍛件進行表面缺陷處理；

S6：將進行表面缺陷處理后的鍛件進行時效熱處理，使ε相在晶界充分析出。

進一步地，所述S1中，第一次加熱的溫度為(1040～1060)±10℃，保溫時間依據有效厚度確定，保溫系數為1.0～2.0min/mm。

進一步地，所述S2中，第二次加熱的溫度為(980～1000)±10℃，保溫時間依據有效厚度確定，保溫系數為0.4～0.6min/mm。

進一步地，所述S3具體包括以下步驟：

S31：鍛造前對鍛造設備及工裝進行預熱；

S32：將S2達到保溫時間的坯料置于預熱后的鍛造設備中鍛造成形。

進一步地，所述S31中，對鍛造設備的錘砧、沖頭及夾具預熱至150℃～250℃。

進一步地，所述S32中，鍛造成形的變形量控制為30％～80％。