[发明专利]提高高温合金盘件或环形件服役稳定性的方法及得到的盘件或环形件

说明书

本发明涉及高温合金材料制造技术领域，尤其是涉及一种提高高温合金盘件或环形件服役稳定性的方法及得到的盘件或环形件。提高高温合金盘件或环形件服役稳定性的方法，包括如下步骤：将高温合金盘件或环形件进行固溶热处理，然后进行旋转使轮毂部位产生0.005～0.1的塑性变形量，再进行时效热处理。本发明在固溶热处理后进行旋转，引发特定塑性变形量所需的转速较低，使该过程有效可控；且在固溶热处理后进行高速旋转，在轮毂部位引发合理的塑性变形，会引入更多亚结构，在后续时效热处理过程中，可促进强化相在材料亚结构附近析出，提高材料的强度和抗蠕变能力。

技术领域

本发明涉及高温合金材料制造技术领域，尤其是涉及一种提高高温合金盘件或环形件服役稳定性的方法及得到的盘件或环形件。

背景技术

航空发动机热端转动部件主要采用高温合金制造，包括涡轮盘等等。在服役状态下，高温合金盘件或环形件的脆弱部位为轮毂区域：一方面，在高温合金盘件锻造过程中，由于受到变形死区的影响，轮毂部位材料的屈服强度通常较低；另一方面，轮毂部位承受了最大的服役弦向拉应力，易在其组织中产生蠕变损伤和疲劳损伤，从而破坏盘件的结构稳定性。

因而，如何能够提高高温合金盘件或环形件的服役结构稳定性是本领域亟需解决的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供提高高温合金盘件或环形件服役稳定性的方法，以解决现有技术中存在的盘件或环形件在服役过程中稳定性较差等技术问题。

本发明的第二目的在于提供采用上述方法得到的盘件或环形件。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

提高高温合金盘件或环形件服役稳定性的方法，包括如下步骤：

将高温合金盘件或环形件进行固溶热处理，然后进行旋转使轮毂部位产生0.005～0.1的塑性变形量，再进行时效热处理。

本发明的方法，在固溶热处理后进行旋转，此时高温合金材料的屈服强度远低于时效热处理后的屈服强度，因而引发特定塑性变形量所需的转速较低，使该过程有效可控。并且，在固溶热处理后进行高速旋转，在轮毂部位引发合理的塑性变形，会引入更多亚结构(位错、低能孪晶界等)，在后续时效热处理过程中，可促进强化相(γ′相和γ″相等)在材料亚结构附近析出，提高材料的强度和抗蠕变能力。

此外，通过本发明的方法，可在轮盘的轮毂部位预置残余压应力，从而抵消盘件服役过程中的载荷，降低盘件的服役实际受力状态。在时效热处理阶段会使轮毂部分的残余压应力部分释放(约20％～40％)。

在本发明的具体实施方式中，通过模拟计算使轮毂部位产生所述塑性变形量的转速。进一步的，所述旋转在室温～700℃下进行。

在本发明的具体实施方式中，所述旋转的时间≤10min，如1～10min。

在本发明的具体实施方式中，基于轮毂部位材料的旋转时对应温度(室温～700℃)下的材料应力-应变曲线，结合有限元模拟仿真，计算使轮毂部位产生所述塑性变形量的转速。进一步的，所述应力-应变曲线为材料在固溶态的应力-应变曲线。

在本发明的具体实施方式中，所述旋转使轮毂部位产生0.005～0.1的塑性变形量，且卸载后轮毂部位的弦向残余应力为-300～-100MPa。进一步的，卸载后轮缘部位的弦向残余应力为50～200MPa。其中，应力值为负数时，表示为压应力；应力值为正数时，表示为拉应力。

在本发明的具体实施方式中，所述固溶热处理中的冷却步骤，冷却速率快于空冷的冷却速率。进一步的，所述固溶热处理中的冷却方式包括油淬、水淬、盐淬、聚合物淬火剂、高压气体、水雾和喷淋方式中的至少一种。

在本发明的具体实施方式中，还包括在所述时效热处理后进行零件加工。