[发明专利]一种高温合金铸锭的等通道转角挤压开坯方法

说明书

本发明涉及一种高温合金铸锭的等通道转角挤压开坯方法，所述方法包括如下步骤：步骤1)将所述高温合金铸锭包套形成锭坯；步骤2)对锭坯进行多次的等通道转角挤压，且每次等通道转角挤压时，都先将锭坯和模具的预热后送入挤压通道内，且在挤压杆与所述锭坯之间设置耐高温柔性垫；步骤3)将所述锭坯外部的包套去除。本发明主要针对涡轮盘用难变形高温合金开坯过程存在的棒坯易开裂、变形不充分和细晶组织难获得等难题，解决了单一变形温度和有限变形量难以获得均匀细晶组织的技术瓶颈，弥补了难变形高温合金制坯工艺的不足。

技术领域

本发明涉及高温合金热加工领域，具体为一种高温合金铸锭的等通道转角挤压开坯方法，特别难变形的镍基高温合金。

背景技术

高合金化的新型镍基高温合金因优异的承温、承载能力成为航空发动机涡轮盘的首选材料，该类合金在普通变形高温合金的基础上进一步提高合金化程度以提高材料的高温性能和使用温度，这主要靠提高Al、Ti等γ′相形成元素来实现。合金化程度的不断提高造成材料热加工塑性急剧恶化，热加工非常困难。一般认为，Al+Ti含量超过6％、γ′相含量超过40％即为难变形高温合金，如何通过优化合金制备技术，突破其临界变形门槛，是难变形高温合金及其涡轮盘技术的关键。

高温合金均质细晶棒材是制备涡轮盘的基础，而均匀细晶组织的获得依赖铸锭经过大变形破碎铸态枝晶和细化晶粒。难变形高温合金热工艺塑性很低，变形极易开裂，常规快锻开坯在技术难度和工艺成本上已越来越难以适应开坯要求。近年来，国内挤压装备和技术不断进步，高温合金热挤压开坯受到越来越多的关注。热挤压通过对坯料施加三向压应力使得热加工塑性提高，开裂风险降低，利用热挤压制备难变形高温合金棒材成为极具潜力的方法。然而，常规挤压“短粗进、细长出”的变形特点使得难以对棒坯反复挤压以充分细化晶粒，制备均质细晶棒材急需一种不减径的“截面扩展型”挤压方法。

等径角挤压(ECAP)作为具有代表性的大塑性变形方法，可使坯料截面不发生变化而获得大的剪切变形，并可通过反复挤压来获得足够大的累积变形以使材料组织发生细化。目前ECAP已用于热加工温度低、变形抗力小的铝、镁、铜等有色金属的细晶化开坯，相比而言，难变形高温合金热加工温度高、工艺窗口窄、塑性差且组织转变规律复杂，采用ECAP工艺对难变形高温合金铸锭开坯，技术难度非常大。

发明内容

本发明的目的是：解决难变形高温合金开坯过程存在的棒坯易开裂、变形不充分和细晶组织难获得等问题，制备具有均质细晶组织的难变形高温合金棒材，以满足航空发动机高性能涡轮盘的使用需求。

本发明的技术方案是：

提供一种高温合金铸锭的等通道转角挤压开坯方法，所述高温合金为镍基高温合金，且所述镍基高温合金的Al+Ti含量在6％以上，γ′相含量在40％以上；等通道转角挤压模具的内交角为120°～150°，等通道转角挤压模具的外接弧角为30°～60°；

所述方法包括如下步骤：

步骤1)将所述高温合金铸锭包套形成锭坯，并进行初始预热，初始预热的预热时间为T＝锭坯直径D×时间系数t，时间系数t为0.6min/mm～1.6min/mm；

步骤2)对锭坯进行多次的等通道转角挤压，且每次等通道转角挤压后，都对锭坯和模具再次预热，且在挤压杆与所述锭坯之间设置耐高温柔性垫；

步骤3)将所述锭坯外部的包套去除。