[发明专利]改善GH2909合金锻件缺口敏感的方法及GH2909合金锻件

说明书

本发明公开了一种改善GH2909合金锻件缺口敏感的方法及GH2909合金锻件，包括以下步骤，S1：选择棒状坯料进行第一次加热并保温；S2：将S1的棒状坯料进行第二次加热并保温；S3：将S2达到保温时间的棒状坯料置于锻造设备中锻造成形；S4：将S3得到的锻件快速冷却；S5：冷却后的锻件进行表面缺陷处理；S6：将进行表面缺陷处理后的锻件进行时效热处理；本方法生产的GH2909锻件无持久缺口敏感问题，可以获得组织和力学性能合格的锻件。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别地，涉及一种改善GH2909合金锻件缺口敏感的方法。此外，本发明还涉及一种由上述改善GH2909合金锻件缺口敏感的方法制得的GH2909合金锻件。

背景技术

GH2909合金是以Fe-Ni-Co为基体的时效硬化型低膨胀高温合金，650℃以下具有几乎恒定的弹性模量、低的膨胀系数和良好的综合性能，是航空航天发动机用的理想材料，主要用于制造航空发动机隔热环、外罩和机匣等重要结构部件。

GH2909合金主要析出相有γ’相、ε相、laves相和MC相，合金的laves相为富Nb相，而Nb也是γ’强化相的主要组成元素，是影响合金锻件持久性能的因素之一，当laves相在晶界大量析出时，消耗了大量Nb元素，使晶界两侧形成贫γ’区，虽然降低了晶界的强度，但易于塑性变形，尤其在缺口处应力峰得到缓解，应力重新分布并趋于平缓，从而可以减弱或者消除合金的缺口敏感。影响合金锻件持久性能的另一因素是ε相，当ε相在晶内析出能提高合金的持久性能，而在晶界析出可以改善合金对应力加速晶界氧化脆性的抗力，有利于消除合金的缺口敏感性。

某航空发动机涡轮机匣采用低温锻造和标准热处理制度生产后，存在组织和性能不稳定问题，特别是持久性能缺口敏感问题尤为突出；同时行业内采用GH2909合金生产的锻件也一直存在持久性能不合格问题。因此，需要改进现有的锻造方法以改善GH2909合金锻件组织中粒状laves相和ε相的含量和分布。

发明内容

本发明提供了一种改善GH2909合金锻件缺口敏感的方法及GH2909合金锻件，以解决GH2909合金锻件的缺口敏感及持久性能不合格的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种改善GH2909合金锻件缺口敏感的方法，包括以下步骤，

S1：选择棒状坯料进行第一次加热并保温，以溶解合金中的laves相；

S2：将S1的棒状坯料进行第二次加热并保温，以便于锻造成型；

S3：将S2达到保温时间的棒状坯料置于锻造设备中锻造成形，以使合金在锻造变形过程中发生晶粒破碎，获得均匀细小的晶粒组织；

S4：将S3得到的锻件快速冷却，以使粒状laves相沿晶界析出；

S5：冷却后的锻件进行表面缺陷处理；

S6：将进行表面缺陷处理后的锻件进行时效热处理，使ε相在晶界充分析出。

进一步地，所述S1中，第一次加热的温度为(1040～1060)±10℃，保温时间依据有效厚度确定，保温系数为1.0～2.0min/mm。

进一步地，所述S2中，第二次加热的温度为(980～1000)±10℃，保温时间依据有效厚度确定，保温系数为0.4～0.6min/mm。

进一步地，所述S3具体包括以下步骤：

S31：锻造前对锻造设备及工装进行预热；

S32：将S2达到保温时间的坯料置于预热后的锻造设备中锻造成形。

进一步地，所述S31中，对锻造设备的锤砧、冲头及夹具预热至150℃～250℃。

进一步地，所述S32中，锻造成形的变形量控制为30％～80％。