一种控制变形高温合金锻件持久缺口敏感性的方法

摘要

本发明公开了一种控制变形高温合金锻件持久缺口敏感性的方法，包括步骤：1)根据需要确定实施的合金牌号，并准备该牌号的实验料；2)制定锻造方案及设定工艺参数；3)利用数值模拟软件，按照制定的方案和工艺参数设置并模拟锻造成形过程；4)将实验料按照制定的方案和工艺参数进行锻造成形，热处理后取样检测实验料多部位的持久性能；5)对数值模拟结果和持久性能结果进行对比分析，找出影响合金持久缺口敏感性的工艺参数定量值。上述方法将影响变形高温合金持久缺口敏感性的工艺参数定量值作为后续新产品锻件制定工艺方案和判定方案可行性的准则，节约了试制费用，保障了交付质量，缩短了交付周期，具有重要的工程应用价值和意义。

说明书

技术领域

本发明涉及金属热加工数值模拟技术领域，特别是涉及一种控制变形高温合金锻件持久缺口敏感性的方法。

背景技术

高温合金根据其基本成形方式可分为变形高温合金、铸造高温合金、粉末高温合金。变形高温合金通过真空冶炼等工艺浇注成钢锭，然后通过锻造、轧制等热变形，制成饼坯、棒、板、管等型材，最后模锻或自由锻成锻件毛坯，经热处理后加工成飞机发动机涡轮盘、压气机盘及紧固件等零件。

涡轮盘、压气机盘及紧固件等是飞机发动机的高温关键零件，由于盘件带有标齿、紧固件上有螺纹，所以保证合金无持久缺口敏感至关重要，对于特殊变形高温合金锻件规范中通常要求试样持久性能检测应无缺口敏感性。

锻造工艺参数对锻件中的相含量、形貌和分布有重要影响，而相含量、形貌和分布对合金持久缺口敏感性有重要影响，因此通过优化锻造工艺参数是控制合金锻件持久缺口敏感性的有效手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制变形高温合金锻件持久缺口敏感性的方法，保证变形高温合金锻件无持久缺口敏感特性，满足特殊件的金属性能要求。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种控制变形高温合金锻件持久缺口敏感性的方法，其包括步骤：

1)根据需要确定实施的合金牌号，并准备该牌号的实验料；

2)制定锻造方案及设定工艺参数；

3)利用数值模拟软件，按照制定的方案和工艺参数设置并模拟锻造成形过程；

4)将实验料按照制定的方案和工艺参数进行锻造成形，热处理后取样检测实验料多部位的持久性能；

5)对数值模拟结果和持久性能结果进行对比分析，找出影响合金持久缺口敏感性的工艺参数定量值。

特别地，步骤1)中，实验料需要先取样检测其持久性能，无持久缺口敏感性的实验料才可使用。

特别地，步骤3)中，数值模拟软件采用Deform软件。

特别地，步骤4)中，取样部位需要根据数值模拟终锻温度场分布，取不同温度段处的试样。

特别地，步骤4)中，持久性能检测需同时检测光滑试样和缺口试样。

特别地，步骤5)中，对比分析时需将持久试样工作段和模拟结果位置对应，数值模拟结果是指终锻温度场，工艺参数定量值即指终锻温度值。

综上，本发明的有益效果为，与现有技术相比，所述控制变形高温合金锻件持久缺口敏感性的方法通过锻件试制检测和锻造成形过程数值模拟分析得出影响变形高温合金持久缺口敏感性的工艺参数定量值，该值可以作为后续新产品锻件采用数值模拟方法制定工艺方案和判定方案可行性的准则，节约了新产品锻件试制费用，保障了新产品锻件交付质量，缩短了新产品锻件交付周期，具有重要的工程应用价值和意义。

附图说明

图1是本发明实施例提供的控制变形高温合金锻件持久缺口敏感性的方法针对的锻件毛坯示意图；

图2是本发明实施例提供的控制变形高温合金锻件持久缺口敏感性的方法针对锻造成形过程进行软件模拟的结果图；

图3是本发明实施例提供的控制变形高温合金锻件持久缺口敏感性的方法根据模拟结果选择的持久性能检测试样在锻件上的取样位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供一种控制变形高温合金锻件持久缺口敏感性的方法，GH4169合金相当于国外的Inconel718合金，是目前国内外用途广泛的一种变形高温合金，GH4169合金主要强化相为γ″相(Ni

步骤1)：根据生产需要确定变形高温合金牌号为GH4169，并准备该牌号的实验料，经组合持久性能检测，选用的实验料无持久缺口敏感性。

步骤2)：结合产品交付需要，设计的坯料尺寸为130×(φ317)mm，锻件毛坯形状如图1所示，模具根据锻件毛坯设计(也可以不使用模具，采用自由锻)，选择螺旋压力机锻造设备，制定工艺参数，工艺参数包括锻造加热温度和锻造变形量等，此处设定锻造加热温度1010℃。

步骤3)：利用Deform数值模拟软件，按照2)中制定的方案和工艺参数设置并模拟锻造成形过程，结果见图2。

步骤4)：将锻件按照2)中制定的方案和工艺参数进行锻造，热处理后根据数值模拟终锻温度场分布，在图3中多部位取组合持久试样并采用ASTM E292和ASTM E139测试方法进行持久性能检测。需要注意的是，取样部位需要根据数值模拟终锻温度场分布取不同温度段处的试样，且持久性能检测需同时检测光滑试样和缺口试样。测试结果如下表：

步骤5)：对数值模拟结果和持久性能结果进行对比分析，找出影响合金持久缺口敏感性的工艺参数定量值。需要注意的是，对比分析时需将持久试样工作段和模拟结果位置对应，数值模拟结果是指终锻温度场，工艺参数定量值即指终锻温度值。结果显示，终锻温度超过1070℃则GH4169合金锻件将具有持久缺口敏感性，由此终锻温度值作为后续新产品锻件采用数值模拟方法制定工艺方案和判定方案可行性的准则。

上述控制变形高温合金锻件持久缺口敏感性的方法通过锻件试制检测和锻造成形过程数值模拟分析得出影响变形高温合金持久缺口敏感性的工艺参数定量值，该值可以作为后续新产品锻件采用数值模拟方法制定工艺方案和判定方案可行性的准则，节约了新产品锻件试制费用，保障了新产品锻件交付质量，缩短了新产品锻件交付周期，具有重要的工程应用价值和意义。

以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。