[发明专利]一种GH3600镍合金挤压管材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于航天用高温合金材料技术领域，具体涉及一种GH3600镍合金挤压管材的制备方法。

背景技术

GH3600镍合金是一种镍基可固溶强化的奥氏体高温合金，其主要成分为镍-铬-铁。GH3600镍合金具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化能力，以及优良的冷热加工和焊接工艺性能，适宜制作1100℃以下承受低载荷的抗氧化零件。基于以上特点，GH3600镍合金广泛应用于高温高压环境下的流体输送管材，并广泛应用于航天领域。GH3600镍合金管材由于其特殊的应用环境，需要在高温、高压环境下具有良好的使用稳定性，相对应GH3600镍合金管材须具有良好的内外表面质量以及均匀的晶粒度水平就显得十分重要，因此，对最终成品质量影响明显的GH3600镍合金管材的开坯方法就十分重要。

目前，用于奥氏体高温合金的管材开坯方法最为广泛的就是挤压开坯方式，挤压开坯方式对于常规奥氏体合金具有良好的适用性：首先挤压锭坯的受力方式合理，所加工的挤压管材不容易出现径向裂纹、疏松等缺陷；其次在挤压过程中挤压锭坯承受很大的剪切应力，对细化晶粒有明显的好处，因此将原料锭坯采用挤压开坯工艺制备管材得到了日益广泛地应用。

但是截止目前，鲜有技术人员能够利用传统的挤压方法制备出航天用高精度GH3600镍合金挤压管材，其原因有四：一、传统挤压工艺通常把挤压温度设定在1150℃～1250℃范围内，在如此高温条件下对于挤压筒、挤压模等设备的冲刷与磨损破坏十分严重，导致所制挤压管材的外径、壁厚等尺寸均匀性差；二、在1150℃～1250℃的高温条件下挤压会导致挤压管材的表面氧化严重，表面缺陷明显，在后续的加工处理中往往需要机械加工去除表面的氧化层和缺陷，导致后续加工工序增多，管材的成品率低；三、由于GH3600镍合金常规工艺下为了降低模具的磨损，挤压速度在100mm/s左右，挤压过程会产生较大的变形抗力，因此常规的挤压工艺一般只能将挤压比控制在6～8之间，晶粒破碎效果不明显，挤压管材的晶粒度均匀度差；四、常规的挤压工艺中由于GH3600镍合金的变形抗力大，所以要充分保证挤压机所承受的压应力在安全范围内，这就直接限制了GH3600镍合金挤压管材的规格；也就是说，挤压杆、挤压筒等施力和受力部件的直径要相对较大，以保证挤压过程安全可控。因此常规挤压工艺一般金适用于较大规格的挤压锭坯和挤压管材，而若制备较小规格的GH3600镍合金挤压管材，则需进行后续的加工处理，后续加工过程过长，工艺不易控制，导致管材的质量稳定性差。

由上述可知，采用传统挤压工艺制得的挤压管材的质量差，缺陷多，且会遗传至成品管材，综合影响成品管材的工艺性能，导致成品管材的成品率低，甚至整批作废，严重阻碍了GH3600镍合金材料的应用和发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种制备工艺简单、可重复性强、适于工业化大规模生产的GH3600镍合金挤压管材的制备方法。采用该方法制备的GH3600镍合金挤压管材的成品率高，尺寸均匀性好，晶粒度级别为9～10级，后续加工工序少，满足航天领域用GH3600镍合金管材高精度、高成品率、高组织稳定性的技术要求，具有广泛的推广价值和显著的经济效益。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种GH3600镍合金挤压管材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将GH3600镍合金铸锭进行机加工处理，得到截面形状为圆环形的挤压锭坯；

步骤二、在真空度不大于1×10^-1Pa的真空焊箱中，将步骤一中所述挤压锭坯的内外表面均采用紫铜管进行包壳，得到包壳锭坯；挤压锭坯内表面的包壳厚度和挤压锭坯外表面的包壳厚度均为1mm～2mm；

步骤三、将步骤二中所述包壳锭坯加热至930℃～960℃后进行保温，然后利用挤压机对保温后的包壳锭坯进行等温挤压，得到挤压管坯；所述等温挤压的挤压比为10～15，所述等温挤压的挤压速率为1mm/s～2mm/s；

步骤四、将步骤三中所述挤压管坯进行矫直处理；

步骤五、将步骤四中经矫直处理后的挤压管坯置于硝酸中酸洗去除内外表面包壳，得到GH3600镍合金挤压管材；所述GH3600镍合金挤压管材的内径为18mm～22mm，所述GH3600镍合金挤压管材的外径为28mm～34mm。

上述的一种GH3600镍合金挤压管材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述保温的时间t满足：0.8d≤t≤1.2d，其中d为包壳锭坯的外径，d的单位为mm，t的单位为min。