【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高温合金制备，尤其涉及一种多用途γ′强化型高温合金粉末的成形方法。
技术介绍
1、高温合金被称为涡轮的心脏，一直以来都受到冶金工作者的关注，当前先进燃气涡轮热端部件如高温合金涡轮叶片和涡轮盘等核心热端部件均选用高γ′含量高温合金制造，高γ′含量通常指γ′含量在50 vol%及以上的高温合金，以用来区别合金化程度较低的固溶强化合金。这类部件通常采用精密铸造、粉末冶金及等温锻造分别成形，也有采用铸造叶片和粉末涡轮盘通过扩散连接制备整体涡轮叶盘。以上传统工艺路线短期内虽然不可替代，但从零件设计、模具制造到零件成形成本较高、周期相对较长，有时难以完全满足我国新型飞机发动机迅速发展的进度需求。另外，随着现役发动机部件使用时间逐渐增加，服役损伤部件需要修复的数量也在不断加大。增材制造是传统工艺路线的有力补充：适合研制期要求快速上马、批量又不是很大的发动机零件研制，燃气涡轮发动机等高成本附加值零件的制造，发动机关键零部件的现场快速修复与替换。
2、但是，当前合金往往针对于单一用途设计，造成合金牌号众多，但实际应用的又有限，造成巨大的浪费。因此，实现一种合金多领域多用途的应用成为关注点，合金成分和不同用途的制备工艺同步匹配是关键。
3、高温合金粉末是当前高性能航空发动机涡轮盘件的首选材料，粉末涡轮盘件主要采用热等静压固结成形。而高温合金粉末现在也同时应用于增材制造复杂构件，如高温合金整体涡轮叶盘。由于热等静压和增材制造两种成形过程的工艺特点差异巨大，导致与合金成分无法同时匹配。例如增材制造因为快速加热和冷却
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题在于提供一种多用途γ′强化型高温合金粉末的成形方法，本申请提供的成形方法可同时适用于热等静压固结成形工艺和激光增材制造工艺，该成形方法制备的合金材料的枝晶、晶粒均匀细小、无原始颗粒边界缺陷、无热裂缺陷，且具有很好的力学性能及良好的成形工艺性能。
2、有鉴于此，本申请提供了一种多用途γ′强化型高温合金粉末的成形方法，包括以下步骤：
3、根据γ′强化型高温合金粉末的成分特点和不同用途下制备的块体材料的组织特征，确定不同用途下组织转变的温度范围；
4、根据所述γ′强化型高温合金粉末的不同用途，将高温合金粉末筛分成不同范围的粒度段，再根据所述温度范围进行成形；
5、以质量百分比计，所述γ′强化型高温合金粉末的成分为(19-21)co-(12-14)cr-(1-3)w-(3-5)mo-(0.5-1.5)nb-(2-3)ta-(0.7~1.5)hf-(3-4)al-(1-2)ti-(0.02-0.03)b-(0.04-0.06)zr-(0.001-0.01)c-余ni；
6、所述不同用途包括用于热等静压固结成形工艺或激光增材制造工艺。
7、优选的，所述高温合金粉末的制备方法包括以下步骤：
8、步骤一、按照γ′强化型高温合金粉末的元素配比，准备制备母合金锭的原料；
9、步骤二、采用真空感应熔炼制备母合金锭，所述真空感应熔炼的真空压力<1pa；
10、步骤三、将所述母合金锭重熔，所述重熔的温度为1500~1600℃，采用镍箔包覆hf块，镍箔厚度0.1~1.5mm，待母合金锭完全熔化后加入hf块再精炼、浇注以避免hf氧化，精炼温度为1550~1600℃m，精炼时间>30min，并进行电磁搅拌，浇注温度为1450~1550℃，然后通过气雾化制粉的方式制备高温合金粉末，雾化压力2.5~5.5mpa，
11、步骤四、将制备的合金粉末筛分至粒径<200μm。
12、优选的，所述γ′强化型高温合金粉末用于热等静压固结成形工艺，筛分的粒径为0~63μm；所述γ′强化型高温合金粉末用于激光增材制造工艺，筛分的粒径为53~150μm。
13、优选的，所述高温合金粉末用于热等静压固结成形工艺，具体为：
14、将γ′强化型高温合金粉末筛分为0~63μm粒度段，再通过振实、除气、封焊于不锈钢包套中，振实时间>20s，频率50~70hz，在真空气压低于10-3pa的条件下高温真空除气，将不锈钢包套放入热等静压机中热等静压固结成形，热等静压的预热温度为1000~1200℃，热等静压的温度为1100~1200℃，压力为150~200mpa，时间>3h。
15、优选的，所述除气的温度的确定取决于γ′强化型高温合金粉末不同气体脱出敏感温度，具体为25℃/1h+120~180℃/1~3h+300~350℃/1~3h +550~600℃/1~3h，并且总除气时间>5h。
16、优选的，所述高温合金粉末用于激光增材制造工艺，具体为：
17、将γ′强化型高温合金粉末筛分至53~150μm粒度段，再将高温合金粉末放入激光增材制造设备内成形，激光功率为600~900w，扫描速度为800~1000mm/s。
18、优选的，所述成形之后还包括热处理，所述热处理制度包括：900~1100℃/1~3h空冷+1100~1150℃/1~4h油冷+800~850℃/16~20h空冷或油冷，或900~1100℃/1~3h空冷+1155~1200℃/1~4h油冷+800~850℃/16~20h空冷或油冷。
19、优选的，所述热处理制度包括：1000℃/2h空冷+1115~1135℃/1~4h油冷+800~850℃/16~20h空冷或油冷，或1000℃/2h空冷+1155~1195℃/1~4h油冷+800~850℃/16~20h空冷或油冷。
20、优选的，所述成形方法还包括γ′强化型高温合金粉末和成形后合金材料的分别表征，具体为：
21、采用扫描电镜、电子探针分别表征γ′强化型高温合金粉末和成形后合金材料的显微组织形貌及不同区域的成分；
22、采用同步辐射x射线分别表征γ′强化型高温合金粉末和成形后合金材料的析出相并分析对比，测试合金的硬度、拉伸性能、蠕变性能、高温持久、冲击韧性和疲劳性能。
23、优选的，所述采用同步辐射x射线分别表征γ′强化型高温合金粉末和成形后合金材料的析出相并分析对比，具体为：
24、采用同步辐射x射线衍射快速表征γ′强化高温合金粉末的微量析出相，包括γ′强化相和碳化物相，同步辐射x射线的能量为70~80kev，波长λ为0.163137å，x射线光斑为100~200μm，曝光时间为1~2s，获得粉末衍射环花样；
25、以上述同样的方法对成形后的合金材料进行xrd表征，包括热等静压固结成形工艺后的合金本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多用途γ′强化型高温合金粉末的成形方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，所述高温合金粉末的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，所述γ′强化型高温合金粉末用于热等静压固结成形工艺，筛分的粒径为0~63μm；所述γ′强化型高温合金粉末用于激光增材制造工艺，筛分的粒径为53~150μm。
4.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，所述高温合金粉末用于热等静压固结成形工艺，具体为：
5.根据权利要求4所述的成形方法，其特征在于，所述除气的温度的确定取决于γ′强化型高温合金粉末不同气体脱出敏感温度，具体为25℃/1h+120~180℃/1~3h+300~350℃/1~3h +550~600℃/1~3h，并且总除气时间>5h。
6.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，所述高温合金粉末用于激光增材制造工艺，具体为：
7.根据权利要求1~6任一项所述的成形方法，其特征在于，所述成形之后还包括热处理，所述热处理制度包括：900~1100℃/
8.根据权利要求7所述的成形方法，其特征在于，所述热处理制度包括：1000℃/2h空冷+1115~1135℃/1~4h油冷+800~850℃/16~20h空冷或油冷，或1000℃/2h空冷+1155~1195℃/1~4h油冷+800~850℃/16~20h空冷或油冷。
9.根据权利要求1~7任一项所述的成形方法，其特征在于，所述成形方法还包括γ′强化型高温合金粉末和成形后合金材料的分别表征，具体为：
10.根据权利要求9所述的成形方法，其特征在于，所述采用同步辐射X射线分别表征γ′强化型高温合金粉末和成形后合金材料的析出相并分析对比，具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种多用途γ′强化型高温合金粉末的成形方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，所述高温合金粉末的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，所述γ′强化型高温合金粉末用于热等静压固结成形工艺，筛分的粒径为0~63μm；所述γ′强化型高温合金粉末用于激光增材制造工艺，筛分的粒径为53~150μm。
4.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，所述高温合金粉末用于热等静压固结成形工艺，具体为：
5.根据权利要求4所述的成形方法，其特征在于，所述除气的温度的确定取决于γ′强化型高温合金粉末不同气体脱出敏感温度，具体为25℃/1h+120~180℃/1~3h+300~350℃/1~3h +550~600℃/1~3h，并且总除气时间>5h。
6.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，所述高温合金粉末用于激光增材制造工艺，具体为：
7.根据权利要求1~6...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑亮，刘娜，许文勇，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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