一种GH742Y合金涡轮盘毛坯的制备方法.pdf

本发明是一种GH742y合金涡轮盘毛坯的制备方法，属于先进发动机材料制备领域，本发明综合了高温合金真空感应熔炼、喷射成形快速凝固工艺得到纯净度高、细小晶粒组织、没有宏观偏析锭坯的技术优点，通过后续的热等静压和锻造，机械加工制成最终尺寸涡轮盘毛坯件。使生产出的GH742y合金沉积坯具有高强度，塑性好，易锻轧加工等特点；解决了常规难变形GH742y合金的宏观偏析造成的热加工困难问题,而且进一步提高了合金的综合性能并降低了成本。

1.  一种GH742y合金涡轮盘毛坯的制备方法，其特征在于：该方法的步 骤是：
⑴将表面清理干净的GH742y母合金装入喷射成形炉的真空感应熔 炼坩埚中，抽真空并送电加热母合金，真空度小于1Pa；
⑵感应炉内母合金融清后，升温至1480℃～1520℃，使熔体的成分 和温度达到均匀一致，向熔炼室和雾化室内充入压力为0.1MPa～0.2MPa 的Ar气，直到0.55MPa～0.75MPa，Ar气纯度大于99.999wt％，然后把熔 炼坩埚内的液态金属按照5～20Kg/min的速度浇入已经被加热的中间包 内，中间包加热温度在1450℃～1500℃；
⑶熔融液体金属通过中间包底部的高纯氧化铝导流管流出，导流管 直径采用1.0MPa～2.0MPa的高纯N₂，N₂纯度大于 99.999wt％，经过雾化喷嘴把熔融液体金属雾化成熔滴，沉积器中心距雾 化喷嘴中心的距离为400mm～600mm，熔滴飞行并在沉积器上形成柱状 沉积坯，沉积器直径
⑷将沉积坯进行热等静压处理后，对沉积坯进行表面加工处理，在 压机上进行镦饼，机加工到涡轮盘的最终毛坯尺寸。

一种GH742y合金涡轮盘毛坯的制备方法
技术领域
本发明是一种GH742y合金涡轮盘毛坯的制备方法，属于先进发动机 材料制备领域。
背景技术
航空发动机对国防实力和国民经济的发展具有重要意义，是反映一 个国家科技、工业、军力水平的重要标志。GH742y合金是一种性能水平 和使用温度都很高的难变形涡轮盘合金。该合金与GH742合金相比，主 要在合金成份上做了一些调整：1)提高了Al、Nb和Ti三个时效强化元 素的含量；2)增加了固溶强化元素W，同时降低了Mo的含量；3)降 低了Cr的含量，提高了Co的含量；4)规定了V的含量范围，增加了镁 元素。这样的成份调整，必然会提高固溶和时效强化效果，从而提高合 金的室温强度和高温热强性。由于GH742y合金的合金化程度高、偏析严 重、变形温度范围窄、变形抗力大，采用传统的铸造变形工艺生产合格 的涡轮盘锻件毛坯合格率低、性能也偏低。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的缺点而设计提供了一种 GH742y合金涡轮盘毛坯的制备方法，其目的是利用喷射成形快速凝固方 法制备高性能难变形GH742y合金，实现成分均匀、组织细化的快速凝固 特征，提高了合金的力学性能，同时改善合金的热变形能力，提高了涡 轮盘毛坯的一次合格率。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种GH742y合金涡轮盘毛坯的制备方法，其特征在于：该方法的步 骤是：
⑴将表面清理干净的GH742y母合金装入喷射成形炉的真空感应熔 炼坩埚中，抽真空并送电加热母合金，真空度小于1Pa；
⑵感应炉内母合金融清后，升温至1480℃～1520℃，使熔体的成分 和温度达到均匀一致，向熔炼室和雾化室内充入压力为0.1MPa～0.2MPa 的Ar气，直到0.55MPa～0.75MPa，Ar气纯度大于99.999wt％，然后把熔 炼坩埚内的液态金属按照5～20Kg/min的速度浇入已经被加热的中间包 内，中间包加热温度在1450℃～1500℃；
⑶熔融液体金属通过中间包底部的高纯氧化铝导流管流出，导流管 直径采用1.0MPa～2.0MPa的高纯N₂，N₂纯度大于 99.999wt％，经过雾化喷嘴把熔融液体金属雾化成熔滴，沉积器中心距雾 化喷嘴中心的距离为400mm～600mm，熔滴飞行并在沉积器上形成柱状 沉积坯，沉积器直径
⑷将沉积坯进行热等静压处理后，对沉积坯进行表面加工处理，在 压机上进行镦饼，机加工到涡轮盘的最终毛坯尺寸。
本发明技术方案具有的优点和有益效果是：
本发明技术方案综合了高温合金真空感应熔炼、低压喷射成形的优 点，制备出难变形GH742y合金涡轮盘毛坯，具有以下优点：
(一)成分均匀，无宏观偏析；
(二)组织细化，合金组织细小的等轴晶组织，晶粒约为20～40微 米；(三)热变形能力好，因组织均匀，晶粒细小，大大提高了合金的热 变形能力，一次变形量可达50％不开裂，提高了涡轮盘毛坯成形的一次 合格率；
(四)力学性能好，良好的组织使得力学性能显著提高，部分关键 力学性能比常规铸锻盘件性能提高20％以上。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
实施例1
该种GH742y合金涡轮盘毛坯的制备方法，其特征在于：该方法的步 骤是：
⑴将表面清理干净的GH742y母合金装入喷射成形炉的真空感应熔 炼坩埚中，采用机械泵，罗茨泵和增压泵三级泵系统抽真空并送电加热 母合金，真空度小于1Pa；
⑵感应炉内母合金融清后，升温至1480℃～1520℃，使熔体的成分 和温度达到均匀一致，向熔炼室和雾化室内充入压力为0.1MPa～0.2MPa 的Ar气，直到0.6MPa，Ar气纯度大于99.999wt％，启动沉积器旋转系统， 旋转速率60～100转/分钟，然后把熔炼坩埚内的液态金属按照15Kg/min的 速度浇入已经被加热的中间包内，中间包加热温度在1480℃；
⑶熔融液体金属通过中间包底部的高纯氧化铝导流管流出，导流管 直径采用2.0MPa的高纯N₂，N₂纯度大于99.999wt％，经过雾化 喷嘴把熔融液体金属雾化成熔滴，沉积器中心距雾化喷嘴中心的距离为 500mm，熔滴飞行并在沉积器上形成柱状沉积坯，沉积器直径
⑷沉积完成后，继续抽真空，使真空度小于500MPa，将沉积坯进 行热等静压处理后，处理温度为1150℃之间，压力150MPa，保温时间4 小时，对沉积坯进行表面加工处理，在压机上进行镦饼，机加工到涡轮 盘的最终毛坯尺寸。