[发明专利]一种铌钨合金环形件锻造成形方法

说明书

本发明涉及一种铌钨合金环形件锻造成形方法，包括步骤：(1)铸锭车光、倒角、喷涂防氧化涂层、不锈钢包套后加热，自由锻锤、快锻机或液压机上镦粗成形饼坯；(2)线切割坯料内孔制备环坯，机械加工去除包套和饼坯表面氧化皮、缺陷，荧光/着色检查表面无缺陷后，真空消应力退火处理；(3)自由锻锤或快锻机上进行马杠/马架扩孔成形锻环；(4)锻环真空再结晶退火后，切取试样检查组织、性能。本发明选择在1290±40℃的高温条件下进行锻造成形，大大降低了材料的变形抗力、提高了材料的塑性和流动性。

技术领域

本发明涉及一种铌钨合金环形件锻造成形方法，属于难熔金属锻造成形技术领域。

背景技术

上面级火箭发动机、姿轨控火箭发动机和空间火箭发动机由于结构和重量的限制，常采用单壁辐射冷却喷管，喷管服役温度达到1200℃以上。铌钨合金熔点高、在1200℃～1800℃具有良好的力学性能，是火箭发动机辐射冷却喷管的理想材料。火箭发动机推力室喷管收扩段部位因壁厚、截面和曲率变化大，且不允许存在焊缝，通常采用铌钨合金锻件毛坯机械加工。

铌钨合金材料昂贵、高温塑性和材料流动性差、锻造加热温度高、可锻温度范围窄、锻造变形抗力大，因此锻造成形难度极大。目前铌钨合金锻件主要存在的问题有：(1)铌钨合金拔长时极易开裂，无法通过反复镦粗+拔长提高坯料变形量，在成形尺寸较大的锻件时难以保证材料性能；(2)受限于铸锭规格尺寸，直径350mm以上的身部无法采用锻棒或锻饼直接加工；(3)传统工艺采用锻棒或锻饼直接加工推力室身部，材料利用率极低，生产成本高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对铌钨合金锻件存在的材料利用率低、生产成本高、锻造综合变形量小、性能无法满足标准要求、350mm以上大尺寸锻件成形难问题，提供了一种铌钨合金环形件的锻造方法，该方法得到的铌钨合金环形件室温、1400℃、1600℃抗拉强度分别可达到400MPa、140MPa和90MPa以上，能够满足大尺寸铌钨合金身部的加工需求。

本发明解决技术的方案是：

一种铌钨合金环形件锻造成形方法，包括下列步骤：

(1)铸锭车光、倒角、喷涂防氧化涂层、不锈钢包套后加热，自由锻锤、快锻机或液压机上镦粗成形饼坯；

(2)线切割坯料内孔制备环坯，机械加工去除包套和饼坯表面氧化皮、缺陷，荧光/着色检查表面无缺陷后，真空消应力退火处理；

(3)自由锻锤或快锻机上进行马杠/马架扩孔成形锻环；

(4)锻环真空再结晶退火后，切取试样检查组织、性能。

进一步的，所述步骤(1)中铸锭下料后车光，两端面倒圆角，表面喷涂防氧化保护涂层，并进行不锈钢硬包套，不锈钢硬包套控制要求为：在外表面使用不锈钢板制作包套，氩弧焊封焊外圆和端面包套。

进一步的，所述步骤(1)中坯料≤850℃装炉，850℃～950℃条件下预热1h后随炉升温至1290±40℃，在此温度下保温，保温系数为0.8mm/min，终锻温度≥1000℃，锻后空冷。

进一步的，需多火次成形时坯料在热态回炉，热态回炉不需要预热直接加热保温，保温系数0.5mm/min。

进一步的，所述步骤(1)中坯料加热过程中进行软包套，软包套控制要求为：坯料加热保温到时后取出，用5mm～12mm厚硅酸铝纤维及黏合剂进行软包套，包套完成后回炉保温60分钟～120分钟后开始成形。

进一步的，所述步骤(1)铸锭每火次镦粗变形量应在0.1～0.35之间；镦粗后的坯料高度应为最终锻环高度的105％～120％。

进一步的，所述步骤(2)中线切割内孔为后续扩孔制坯，机械加工去除包套和饼坯表面氧化皮、缺陷，坯料内、外圆端面倒圆角。