【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及熱等靜壓制品，具體而言，涉及一種組合包套、粉末高溫合金件的制備方法和應用。
技術介紹
1、fgh4095合金是我國研制的能在650℃下長時間使用的第一代粉末高溫合金，具有高的屈服強度、優異的低周疲勞性能，主要用于制造先進航空發動機的壓氣機盤、渦輪盤、擋板等關鍵部件。fgh4095合金渦輪盤擋板材料已經在研制的新型航空發動機中通過了臺架試車、飛行考核及材料研制鑒定，進行了批量生產，fgh4095合金擋板是我國第一個在航空發動機上使用的粉末高溫合金制件。直接熱等靜壓成形的fgh4095合金渦輪盤和導流盤也通過了盤件結構試驗和裝機考核，已成功用于先進渦軸發動機。
2、目前，fgh4095合金擋板類環形件主要采用真空感應熔煉（vim）技術制備母合金棒料+等離子旋轉電極法霧化制粉（prep）+直接熱等靜壓（hip）近凈成形+熱處理工藝制備。其中，直接熱等靜壓近凈成形是高性價比粉末高溫合金盤件的制備工藝，其性價比高原因是易于實現盤件的近終成形，材料利用率高，成本低，且壓制的盤件具有組織均勻、性能一致性好的突出優勢。粉末高溫合金盤、軸、環等發動機熱上壁件的結構十分復雜，機加工難度大、成本高，材料利用率低。熱等靜壓近凈成形工藝能夠在保證零件優良機械性能的同時，使材料的利用率提高50%，制造成本可以降低50%~80%，在鎳基粉末高溫合金復雜零部件制造方面顯示出了強大的技術和經濟優勢。
3、然而，采用直接熱等靜壓（hip）近凈成形粉末高溫合金擋板類環形件也存在較大的提升改進空間，即使在熱等靜壓過程中在擋板類環形
4、熱等靜壓近凈成形的技術難點主要在于包套的設計，最終成形件的密度、尺寸、性能主要由包套的準備設計及工藝參數來保證。而對于復雜零件，包套的制作成本高、周期長，且在粉末顆粒的熱等靜壓成形過程中，粉末發生較大收縮，并伴隨不規則變形，導致控形存在較大困難。熱等靜壓過程是一個復雜的熱-力耦合、大變形和非線性過程，零件形狀控制問題難以得到很好的解決。采用傳統試錯法制造時，粉末高溫合金包套設計更多依賴經驗，粉末利用率偏低，增加盤件生產成本，而且根據試驗結果需要反復修正設計方案，難以保證產品的質量，開發周期長，難以滿足現代航空制造業的飛速發展要求。
5、并且，在粉末高溫合金制件生產成本控制方面，由于對粉末在熱等靜壓過程中收縮規律認識不清楚，導致設計的包套裝粉量偏高，毛坯加工余量大，增加了合金制件的生產成本。
6、因此，開展對包套的優化設計，可實現鎳基粉末高溫合金制件的熱等靜壓近凈成形，將為航空航天等領域關鍵零件的制造提供一種新的解決方案，具有重要的現實意義。
7、有鑒于此，特提出本專利技術。
技術實現思路
1、本專利技術的第一目的在于提供一種組合包套優化設計方案，通過設置補充包套，使直接熱等靜壓近凈成形過程中包套收縮過程可控，當包套本體在熱等靜壓過程中發生收縮變形時，補充包套中的高溫合金粉末會在重力的作用下流入包套本體內部，以減少包套本體收縮過程中的凹坑、翹曲等異常變形，從而使包套本體收縮量降低，并且使包套本體收縮更規則。同時，本專利技術通過設置補充包套，可提高高溫合金粉末利用率，降低熱等靜壓后的坯料加工余量，降低合金件生產成本。解決了傳統包套經高溫高壓熱等靜壓后體積收縮量較大、各部位收縮量不均勻、難以控形，包套裝粉量偏高、毛坯加工余量大以及合金件生產成本高的問題。
2、本專利技術的第二目的在于提供一種粉末高溫合金件的制備方法，采用具有補充包套的組合包套，能夠提高高溫合金粉末利用率，降低熱等靜壓后的坯料加工余量，降低粉末高溫合金件的生產成本。
3、本專利技術的第三目的在于提供組合包套或粉末高溫合金件的制備方法在航空航天領域中的應用。
4、為了實現本專利技術的上述目的，特采用以下技術方案：
5、本專利技術首先提供了一種組合包套，所述組合包套用于熱等靜壓，所述組合包套包括包套本體和至少一個位于所述包套本體上方的補充包套；
6、所述補充包套包括上壁和與所述上壁的兩端分別連接的第一側壁和第二側壁，所述上壁、所述第一側壁和所述第二側壁合圍形成容料空間；
7、所述包套本體具有空腔結構，且所述包套本體的頂端具有開口部；
8、所述第一側壁的底端和所述第二側壁的底端分別與所述包套本體的頂端相連接，且所述容料空間和所述空腔結構通過所述開口部相連通；
9、所述上壁與所述第一側壁之間的夾角小于90°，且所述上壁與所述第二側壁之間的夾角小于90°。
10、進一步地，所述上壁與所述第一側壁之間的夾角為75°~85°。
11、進一步地，所述上壁與所述第二側壁之間的夾角為75°~85°。
12、進一步地，所述第一側壁的壁厚t第一側壁和所述包套本體t本體的壁厚滿足如下關系式：t第一側壁=3.5~4t本體。
13、進一步地，所述第二側壁的壁厚t第二側壁和所述包套本體t本體的壁厚滿足如下關系式：t第二側壁=3.5~4t本體。
14、進一步地，所述上壁的壁厚t上壁和所述包套本體t本體的壁厚滿足如下關系式：t上壁=0.5~1t本體。
15、進一步地，所述補充包套的數量為至少八個。
16、進一步地，所述補充包套的數量n補充滿足如下關系式：n補充=k×s本體上×v本體；其中，k為相關系數，k=1×10-12~5×10-12；s本體上為所述包套本體的上表面積或等效上表面積，單位為mm2；v本體為所述包套本體的容積，單位為mm3。
17、進一步地，所述補充包套的總容積v補充滿足如下關系式：v補充=h×v本體；其中，h為補充系數，h=0.02~0.2；v本體為所述包套本體的容積，單位為mm3。
18、進一步地，所述補充包套的材質在熱等靜壓溫度下強度高于所述包套本體的材質在熱等靜壓溫度下強度。
19、進一步地，所述包套本體的材質包括鋁合金、低碳鋼、橡膠、玻璃和陶瓷中的至少一種。
20、進一步地，當所述包套本體的材質為低碳鋼時，所述補充包套的材質包括s310s不銹鋼。
21、進一步地，當所述包套本體的材質為鋁合金時，所述補充包套的材質包括鈦合金。
22、進一步地，所述補充包套的內表面上具有耐高溫涂層。
23、進一步地，所述補充包套的內表面上具有陶瓷襯套。
24、進一步地，所述包套本體和所述補充包套的內部均設置有高溫合金粉末，所述第一側壁和所述第二側壁分別通過焊接與所述包套本體相連接。
25、本專利技術進一步提供了一種粉末高溫合金件的制備本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種組合包套，其特征在于，所述組合包套用于熱等靜壓，所述組合包套包括包套本體和至少一個位于所述包套本體上方的補充包套；
2.根據權利要求1所述組合包套，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
3.根據權利要求1所述組合包套，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
4.根據權利要求1所述組合包套，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
5.根據權利要求1所述組合包套，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
6.一種粉末高溫合金件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述粉末高溫合金件的制備方法，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
8.根據權利要求6所述粉末高溫合金件的制備方法，其特征在于，所述高溫合金粉末的制備方法包括：采用真空水平連鑄技術制備母合金棒料，然后將所述母合金棒料制粉并進行粉末處理，得到所述高溫合金粉末；
9.根據權利要求6所述粉末高溫合金件的制備方法，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
10.如權利要求1~5任一項所述組合包套或者權利要求6~9任一項所述
...【技術特征摘要】
1.一種組合包套，其特征在于，所述組合包套用于熱等靜壓，所述組合包套包括包套本體和至少一個位于所述包套本體上方的補充包套；
2.根據權利要求1所述組合包套，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
3.根據權利要求1所述組合包套，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
4.根據權利要求1所述組合包套，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
5.根據權利要求1所述組合包套，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
6.一種粉末高溫合金件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉明東，曲敬龍，田甜，趙元號，劉建濤，孫志坤，郝志博，李尚平，李科敏，侯瓊，
申請(專利權)人：北京鋼研高納科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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