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GH3600鎳基高溫合金管成形工藝研究
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時(shí)間：2015-04-20
GH3600合金是一種適用于1100℃以下承受低載荷的抗氧化鎳基高溫合金，而航天用GH3600合金管材主要用于運(yùn)載火箭上面級(jí)動(dòng)力裝置的氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
???GH3600合金是一種適用于1100℃以下承受低載荷的抗氧化鎳基高溫合金，而航天用GH3600合金管材主要用于運(yùn)載火箭上面級(jí)動(dòng)力裝置的氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。目前，美國(guó)正在規(guī)劃以氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的軌道轉(zhuǎn)移飛行器及單級(jí)入軌的航天飛機(jī)，為登月研制的土星火箭，其二、三級(jí)采用J-2氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，法國(guó)等西歐國(guó)家研制的阿里安火箭以及日本正在研制的運(yùn)載火箭上面級(jí)均采用氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)作為其主動(dòng)力裝置。GH3600合金無(wú)縫管作為我國(guó)新一代氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)的主要配套產(chǎn)品和關(guān)鍵攻關(guān)項(xiàng)目，對(duì)提高我國(guó)航天發(fā)展的綜合實(shí)力起到重要的促進(jìn)作用。
目前國(guó)內(nèi)鎳基管材的開(kāi)坯主要采用鍛造+鉆孔或斜軋穿孔工藝。其中鍛造+鉆孔工藝由于鍛造比的限制，管坯晶粒度相對(duì)不均勻，加之鉆孔工序?qū)υ系睦速M(fèi)比較大，所以一般只適用于壁較厚、長(zhǎng)度短并且難于熱加工材料管坯的制備。而斜軋穿孔工藝雖然具有效率高、成品率高的優(yōu)點(diǎn)，但是由于其自身的結(jié)構(gòu)限制，不論是兩輥、三輥斜軋穿孔開(kāi)坯，材料的受力方式都不是三向壓應(yīng)力，從而使管坯的橫截面上產(chǎn)生環(huán)狀微裂紋而影響后續(xù)加工的可能性。因此，航天用GH3600合金管材選用擠壓的開(kāi)坯方式，避免了上述情況的產(chǎn)生。管材擠壓開(kāi)坯的關(guān)鍵點(diǎn)在于擠壓比、擠壓溫度的匹配，高擠壓比有利于獲得更加均勻的組織但同時(shí)會(huì)增加擠壓力，而高擠壓溫度在降低擠壓力的同時(shí)降低了產(chǎn)品表面的質(zhì)量和尺寸精度。同時(shí)高溫合金擠壓中的包套及潤(rùn)滑方式同樣起到了至關(guān)重要的作用。
擠壓開(kāi)坯的設(shè)備選用2.5MN臥式擠壓機(jī)，擠壓坯料規(guī)格為Φ外125mm×Φ內(nèi)37mm×長(zhǎng)度L，外表面采用銅包套潤(rùn)滑，擠壓力在1.6～1.8MN，擠壓參數(shù)：加熱溫度960～980℃，保溫時(shí)間90～120min，模具預(yù)熱溫度500～600℃，擠壓速度80～100mm·s-1，擠壓比10.1。
成品冷軋采用了兩種不同的加工率分配方法，針對(duì)從Φ15mm×1.75mm軋至Φ5.8mm×0.4mm成品的不同冷軋工藝，對(duì)比了不同的冷軋工藝對(duì)成品力學(xué)性能的影響。工藝1的退火間道次加工率分配在68.9%～70%的范圍內(nèi)，工藝2的退火間道次加工率分配在51.5%～56.9%之間。試驗(yàn)結(jié)果如下：
（1）GH3600合金管采用擠壓開(kāi)坯可明顯細(xì)化組織，提高組織均勻性。
（2）成品冷加工率控制在51%～57%的范圍內(nèi)，不但可以獲得良好的成品組織，同時(shí)提高了室溫伸長(zhǎng)率和高溫屈服強(qiáng)度，獲得了更好的成品性能。室溫伸長(zhǎng)率為39.8%，900℃下Rm為124MPa，Rp0.2為82MPa。
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