高温合金GH4169管材包套挤压工艺及组织性能研究

高温合金是广泛应用于航空、航天飞行器、舰船、发电、火箭发动机、核反应堆、机车以及石油化工等工业中能源转化装置关键部件的材料。目前，高温合金使用温度已由650℃发展到1100℃。对于镍基高温合金材料，由于强度很高、塑性成形温度区间很窄，塑性加工工艺很难控制，因此，目前高温合金GH4169管材加工方法是采用坯料→钻孔→多道次冷轧技术，即将坯料经过钻孔，然后经过多道次冷轧后加工成所需产品，存在生产率低、材料浪费严重等问题。
　　
　　沈阳理工大学、中国科学院金属研究所及北京有色金属研究总院联合研究了采用近等温挤压方法和特殊润滑技术成功加工出合理的GH4169管坯，然后经过多道次冷轧技术加工制造出航天用高温合金GH4169精密管材，即坯料→特殊润滑技术→挤压制坯→多道次冷轧技术，其加工基本工序：坯料、特殊润滑、挤压管、清理氧化皮、喷砂、内孔精磨、外表面抛光、多次冷轧、成品探伤、机械性能检测等工序。与采用坯料→钻孔→多道次冷轧技术加工高温合金GH4169精密管材相比，生产效率提高2倍以上，生产成本降低50%以上。
　　
　　研究结论如下：(1)高温合金GH4169管材挤压成形时，坯料温度及模具预热温度要控制在合适的范围内，而且要采用玻璃润滑剂，实验结果表明，合适的坯料温度范围1080～1100℃、模具预热温度范围350～500℃，挤压比7～14。(2)采用挤压法制备管坯可以提高生产效率2倍以上，管材质量满足要求，挤压管坯组织状态与挤压前组织状态相比，明显得到改善。挤压前平均晶粒尺寸是150μm，挤压后平均晶粒尺寸是50μm。(3)采用组合挤压凹模装置，提高了润滑效果和减轻温降，实现高强度材料管材挤压成形。组合凹模中平凹模(金属制成)的寿命比锥形凹模的寿命提高1倍以上。(4)采用引导式管材包套挤压方法，提高了高温合金等难变形材料的流动性和保温效果，有利于挤压坯料的合理流动，使坯料保持在良好的塑性温度范围内，易于成形。