[发明专利]粉末涡轮盘坯的成形方法及粉末涡轮盘坯

说明书

本发明提出一种粉末涡轮盘坯的成形方法及粉末涡轮盘坯。粉末涡轮盘坯的成形方法包含以下步骤：制备母合金粉末；将母合金粉末置入模具包套内；将模具包套置入成型腔内；对成型腔抽真空并加温，使成型腔内形成高温真空负压环境；对母合金粉末进行机械锻打而使其成形；对成形后的母合金粉末进行热处理，得到粉末涡轮盘坯。本发明提出的粉末涡轮盘坯的形成方法，能够实现除气、包套和成形一次性完成，具有工艺流程较短、效率较高的优点。并且，本发明在粉末成形过程中，利用高频锻打力替代现有工艺的静态气体压力进行盘坯成形，能够大幅降低盘坯成形对设备的要求。

技术领域

本发明涉及航空发动机配件制造技术领域，尤其涉及一种粉末涡轮盘坯的成形方法及粉末涡轮盘坯。

背景技术

在现有航空发动机领域中，粉末涡轮盘具有晶粒细小，组织优良的特点，目前已广泛应用于先进航空发动机的涡轮盘的设计中。目前粉末涡轮盘坯的制备通常采用热等静压成形，其工艺路线可参阅图2所示。如图2所示，母合金制取粉末后，首先在真空条件下对粉末进行长时间的除气处理，以尽力降低其中的气体含量。继而，对粉末在真空环境下进行焊接包套，形成封闭式包套。然后，在热等静压设备中进行高温压力成形，设备成形环境压强约为1200个大气压。最后，对成形后的毛坯进行热处理，形成最终的涡轮盘坯。

然而，现有粉末涡轮盘坯的成形方法所采用的热等静压制备工艺成形过程十分复杂且工艺路线较长。其中，除气、包套和成形过程相互独立，均需耗费较长时间完成，生产效率低下。

并且，热等静压成形需要在压强高达1200个大气压的高温压力容器内，对包套的粉末进行静态成形，这种工艺对封装合金粉末的包套和热等静压成形等设备的要求极为严苛，且成形过程中压力容器存在较高的爆炸风险。

另外，现有工艺是在真空除气后对粉末进行焊接包套，且包套的结构为密闭结构，导致后续成形过程中粉末所产生的气体无法排出，进而导致盘坯气体元素含量较高且难以有效控制。

因此，现有粉末涡轮盘坯的成形工艺，存在工艺路线较长、对设备要求苛刻、生产效率低下、制备成本高昂且存在安全隐患等问题。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种工艺路线较短、生产效率较高且制备成本较低的粉末涡轮盘坯的形成方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种粉末涡轮盘坯的成形方法；其中，粉末涡轮盘坯的成形方法包含以下步骤：

制备母合金粉末；

将所述母合金粉末置入模具包套内；

将所述模具包套置入成型腔内；

对所述成型腔抽真空并加温，使所述成型腔内形成高温真空负压环境；

对所述母合金粉末进行机械锻打而使其成形；

对成形后的所述母合金粉末进行热处理，得到粉末涡轮盘坯。

根据本发明的其中一个实施方式，所述母合金粉末的材质包含镍基高温合金。

根据本发明的其中一个实施方式，所述模具包套为开放式模具包套。

根据本发明的其中一个实施方式，对所述成型腔加温的步骤中，加温的温度为1100℃～1200℃。

根据本发明的其中一个实施方式，对所述母合金粉末进行机械锻打而使其成形的步骤中，对所述成型腔持续抽真空并加温，使所述母合金粉末在高温真空负压环境内成形。

根据本发明的其中一个实施方式，对所述母合金粉末进行机械锻打而使其成形的步骤中，机械锻打的频率为0.5Hz～5Hz。