一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，采用等离子旋转电极雾化法制备低氧含量、高纯净度的高温合金粉末，并将制备的高温合金粉末进行包套封装处理，经热等静压热固结工艺制备出粉末高温合金制件；步骤2，对步骤1制备的粉末高温合金制件进行固溶热处理；步骤3，对经步骤2处理的粉末高温合金进行粗车及精车加工处理；步骤4，将经步骤3处理的粉末高温合金制件进行表面镜面加工处理。

【技术实现步骤摘要】
一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法
本专利技术属于粉末冶金
，具体涉及一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法。
技术介绍
高温合金涡轮盘是航空发动机重要的热端部件之一。它的工作条件极为苛刻，在飞行时承受着循环机械应力和温差引起的热应力叠加作用，易产生涡轮盘疲劳断裂。另一方面，高温合金属于γ′相沉淀强化型合金，由于强化合金元素不断增多，严重的偏析使其热加工性能恶化、低周疲劳性能降低、裂纹扩展能力降低，且投料比高达19∶1以上。粉末高温合金涡轮盘是采用粉末冶金工艺制备的高温合金涡轮盘，其组织均匀、晶粒细小、无明显偏析、合金化程度高、抗屈服强度高、抗疲惫性能好，更能极大的提升金属材料利用率，是高推比发动机涡轮盘等部件的首选材料。粉末高温合金涡轮盘常见缺陷有三种，即原始颗粒边界、热诱导孔洞和非金属夹杂物，其中非金属夹杂不能通过现有的粉末制造和处理工艺得到完全消除，因此需采用超声波水浸无损探伤技术对粉末高温合金涡轮盘进行无损检验。在超声波水浸无损探伤技术中，制件表面质量对探伤过程有着决定性影响，在超声波检测频率一定时,多次回波的高度仅与试件的表面粗糙度有关，粗糙度的增大使声能的衰减作相应的加剧，最终导致不能进行无损检测，因此控制粉末高温合金表面粗糙度(＜Ra0.8)是进行无损探伤的必要条件。但随着粉末高温合金中高合金化元素的不断加入，增加了其机械加工过程的难度。粉末高温合金制件的切削加工性较差，一般只能低速加工，并且普通刀具磨损快、钝化严重，加工完成后制件表面粗糙度(＞Ra1.6)难以保证，易造成无损探伤前，因探伤表面不达标而导致的重复机械返工；或通过抛光、研磨工艺改善表面粗糙度过程，造成生产周期与生产成本方面的巨大浪费。FGH4097为沉淀强化型镍基高温合金，主要以γ′相为沉淀强化相，γ′相的数量、尺寸、形态以及分布对FGH4097的组织与性能有着很大的影响。FGH4097通过热等静压热固结成型后，可通过‘长时’固溶处理溶解合金中γ′相，减少γ′相析出含量，使FGH4097硬度降低，获得更好的机械加工性能。GH4097固溶时间一般为6～8h，本专利技术中的固溶时间为9～12h，可有效达到减少γ′相析出含量，使FGH4097硬度降低24％。越来越高的合金化程度，使粉末高温合金其在机械加工过程中，存在导热性差、加工硬化现象严重等问题，对加工过程中使用的刀具材料有着严苛的要求。因此在刀具选择时应选择具有高强度、高红硬度、良好的耐磨性、良好的韧性、高导热性以及较强的抗粘结能力，并保持刀刃锋利、排屑流畅，本专利选取的刀具为立方氮化硼CBN超硬刀具。镜面加工技术是利用金属材料在常温下的冷塑性特点，对制件表面进行每秒数万次的高频率、高聚焦的能量冲击，使其车削、磨削、铣削等加工痕迹延展开来，最终达到镜面效果。镜面加工是一种新型加工工艺，不去除材料，不影响工件的尺寸精度和形位公差，可极大地提高制件的表面粗糙度(可达＜Ra0.4)，并有效的减少生产周期与生产成本，达到降本增效的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法，针对目前在粉末高温合金制件无损探伤过程中，由于粉末高温合金制件的硬度较大、机械加工性能较差，导致机械加工后制件表面粗糙度达不到无损检测要求，易造成生产周期与生产成本增加的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，采用等离子旋转电极雾化法制备低氧含量、高纯净度的高温合金粉末，并将制备的高温合金粉末进行包套封装处理，经热等静压热固结工艺制备出粉末高温合金制件；步骤2，对步骤1制备的粉末高温合金制件进行固溶热处理；步骤3，对经步骤2处理的粉末高温合金进行粗车及精车加工处理；步骤4，将经步骤3处理的粉末高温合金制件进行表面镜面加工处理。本专利技术的技术方案，还具有以下特点：在所述步骤1中，高温合金粉末为粒径为50um～150um的FGH4097合金粉末。在所述步骤1中，包套材质为碳钢或者不锈钢，封装真空度≤4*10-3Pa，漏率≤0.03Pa/min，脱气温度400℃～450℃，采用真空室内电子束进行封焊处理。在所述步骤1中，热等静压热固结工艺具体为：保温压力120Mpa±10Mpa，保温温度1180±10℃，保温时间2h～3h。在所述步骤2中，固溶热处理具体为：先于800±10℃下装炉，4h～6h后升温至1180±10℃，保温9h～12h后出炉空冷。在所述步骤3中，数控粗车及精车加工过程中，所用刀具为立方氮化硼CBN超硬刀具，精车加工完成后粉末高温合金制件表面粗糙度为Ra1.6。在所述步骤4中，表面镜面加工具体为：刀具采用超高震动频率23000±200/s，加工线速度50±5mm/min，走刀量0.1±0.02mm/r，镜面加工完成后制件表面粗糙度为Ra0.4。本专利技术的有益效果是：相较于抛光、研磨等传统的机械加工手段，本专利技术提供了一种“‘长时’固溶处理+粗/精车加工+表面镜面加工”粉末高温合金制件无损探伤表面加工方法，先后经‘长时’固溶处理控制合金的沉淀析出强化相γ′相的析出行为，使合金硬度降低24％，以获得更好的冷加工性能；再经超硬立方氮化硼CBN刀具粗/精车机械加工以及超高频率表面镜面加工处理，使制件表面粗糙度满足无损探伤要求。经本专利技术方法处理后的粉末高温合金制件表面粗糙度可达Ra0.4，有利控制了无损检测过程中，因表面粗糙度不达标而产生的生产周期与生产成本浪费的问题：使生产周期减少60％、生产成本降低50％。本方法亦可用于其它难加工金属材料无损探伤表面粗糙度不达标问题的解决，具有广泛的工业应用价值。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步地详细说明。本专利技术的一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，采用等离子旋转电极雾化法制备低氧含量、高纯净度的高温合金粉末，并将制备的高温合金粉末进行包套封装处理，经热等静压热固结工艺制备出粉末高温合金制件；在步骤1中：高温合金粉末为粒径为50um～150um的FGH4097合金粉末；包套材质为碳钢或者不锈钢，封装真空度≤4*10-3Pa，漏率≤0.03Pa/min，脱气温度400℃～450℃，采用真空室内电子束进行封焊处理；热等静压热固结工艺具体为：保温压力120Mpa±10Mpa，保温温度1180±10℃，保温时间2h～3h；步骤2，对步骤1制备的粉末高温合金制件进行固溶热处理；固溶热处理具体为：先于800±10℃下装炉，4h～6h后升温至1180±10℃，保温9h～12h后出炉空冷；步骤3，对经步骤2处理的粉末高温合金进行粗车及精车加工处理；数控粗车及精车加工过程中，所用刀具为立方氮化硼CBN超硬刀具，精车加工完成后粉末高温合金制件表面粗糙度为Ra1.6步骤4，将经步骤3处理的粉末高温合金制件进行表面镜面加工处理；表面镜面加工具体为：刀具采用超高震本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：/n步骤1，采用等离子旋转电极雾化法制备低氧含量、高纯净度的高温合金粉末，并将制备的高温合金粉末进行包套封装处理，经热等静压热固结工艺制备出粉末高温合金制件；/n步骤2，对步骤1制备的粉末高温合金制件进行固溶热处理；/n步骤3，对经步骤2处理的粉末高温合金进行粗车及精车加工处理；/n步骤4，将经步骤3处理的粉末高温合金制件进行表面镜面加工处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，采用等离子旋转电极雾化法制备低氧含量、高纯净度的高温合金粉末，并将制备的高温合金粉末进行包套封装处理，经热等静压热固结工艺制备出粉末高温合金制件；
步骤2，对步骤1制备的粉末高温合金制件进行固溶热处理；
步骤3，对经步骤2处理的粉末高温合金进行粗车及精车加工处理；
步骤4，将经步骤3处理的粉末高温合金制件进行表面镜面加工处理。


2.根据权利要求1所述的粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法，其特征在于，在所述步骤1中，高温合金粉末为粒径为50um～150um的FGH4097合金粉末。


3.根据权利要求1所述的粉末高温合金制件无损探伤表面的加工方法，其特征在于，在所述步骤1中，包套材质为碳钢或者不锈钢，封装真空度≤4*10-3Pa，漏率≤0.03Pa/min，脱气温度400℃～450℃，采用真空室内电子束进行封焊处理。


4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑作赟，韩志宇，瞿宗宏，黄椿森，谭启明，张妍莉，宋嘉明，王庆相，赖运金，梁书锦，
申请(专利权)人：西安欧中材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61