权利要求
1.一种易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将粒度范围为15μm~53μm和150μm~212μm的高温合金粉末按设定比例称取后放入混合设备中进行混合处理，得到混合粉末;
步骤2、将步骤1得到的混合粉末装入预制的橡胶包套中，先对橡胶包套进行真空塑封，再对整个橡胶包套进行冷等静压处理，得到成型锭坯;
步骤3、将步骤2中得到的成型锭坯放入预制的钢包套中进行组装，先在钢包套与成型锭坯的空隙处填充低碳钢粉末，然后，对整个钢包套进行除气封焊处理后，再进行热等静压处理，得到带钢包套制件;
步骤4、对步骤3中得到的带钢包套制件进行热处理;
步骤5、对步骤4经热处理后的带钢包套制件进行机加工去除外表面氧化层，并保留至少3mm的钢层，得到表面粗糙度Ra≤1.6μm的带钢制件;
步骤6、对步骤5得到的带钢制件进行探伤检测;
步骤7、对步骤6经探伤检测后的带钢制件进行酸洗，去除带钢制件外表面的钢层后，经喷砂处理得到目标高温合金制件。
2.根据权利要求1所述易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法，其特征在于，步骤S1中，粒度范围为15μm~53μm和150μm~212μm的高温合金粉末按质量比为2~4:1~2称取后放入混料机中，混合时，所述混料机的转速设定为60r/min ~150r/min，混合时间设置为20min~60min。
3.根据权利要求1所述易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述橡胶包套根据目标高温合金制件的规格设计，所述混合粉末先装入橡胶包套中振实后，再进行真空塑封，经振实后的混合粉末致密度≥35%。
4.根据权利要求1所述易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述冷等静压处理包括以下两个阶段：
第一阶段：升压速率设定为8MPa/min~10MPa/min，升压终点压强设定为130MPa~160MPa，保压时间设置为8min~20min;
第二阶段：升压速率设定为3MPa/min~6MPa/min，升压终点压强设定为180MPa~220MPa，保压时间设置为25min~60min。
5.根据权利要求1所述易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述成型锭坯与钢包套采用间隙配合，配合间隙≥3mm，所述钢包套材质为20钢或45钢，壁厚为4mm~6mm;
所述成型锭坯放入钢包套中进行组装的具体过程为：先采用氩弧焊焊接钢包套底板及外圈，在钢包套底部装入层厚为3mm~4mm的低碳钢粉末后振实，然后，将成型锭坯放置在钢包套中，确保成型锭坯中心与钢包套中心一致，采用氩弧焊焊接钢包套顶板及包套嘴，使用低碳钢粉末填充钢包套与成型锭坯之间的空隙并振实，经振实后的低碳钢粉末致密度≥68%，最后，焊接除气管;
所述低碳钢粉末为20钢粉末或45钢粉末，粒度范围为150μm~212μm。
6.根据权利要求1所述易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述除气封焊处理的加热温度为400℃～480℃，保温时间为2h~6h，经除气封焊处理后整个钢包套内的真空度为1.0x10-4Pa~1.0x10-3Pa，除气封焊处理完成后对除气管进行钳封封焊。
7.根据权利要求1所述易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述热等静压处理的温度为1180℃～1240℃，压强为130MPa ~170MPa，保压时间为2h～4h，热等静压处理完成后随炉冷却，经热等静压处理后的带钢包套制件的致密度≥99.8%。
8.根据权利要求1所述易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述热处理的制度为：固溶温度为980℃～1250℃，保温时间为1h～2h，冷却方式为空冷;时效温度为700℃~870℃，保温时间为4h~20h，冷却方式为空冷。
9.根据权利要求1所述易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法，其特征在于，步骤6中，所述探伤检测的检测频率为8MHz~12MHz。
10.一种易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法的应用，其特征在于，基于权利要求1~9任意一项所述的制备方法在制备GH4099合金制件、GH4169合金制件或MAR M247合金制件中的应用。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于
粉末冶金技术领域，涉及一种易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法及应用。
背景技术
[0002]航空发动机用复杂结构高性能零部件通常使用
镍基高温合金制造，其常见的加工方式有铸造、锻造等。传统精铸的零部件普遍存在冶金质量差、组织不均匀以及力学性能偏低的情况，对于复杂形状的零部件而言，还容易出现变形，尺寸控制难度较大的问题;而锻造法又难以实现复杂结构件的整体成形且模具制作成本高昂，难以满足应用需求。热等静压处理技术因其材料利用率高、成型零件组织均匀以及可直接成型复杂结构零部件等诸多优势，已成为制造发动机用重要零部件的一项新兴技术。
[0003]然而，采用热等静压处理通常需要将53μm~150μm的中粒径粉末作为原料，这将导致制粉工艺产生的细粉以及粗粉无法使用，零件生产成本相对较高;同时，由于复杂结构金属包套加工难度大且成本较高，进一步提升了零件的制造成本。此外，航空发动机用高温合金零部件制造完成后通常需要进行超声波水浸探伤后交付，以确保零件内部不存在大尺寸夹杂，而对于形状复杂的非规则构件其探伤难度相对较大，主要表现为：
[0004](1)探伤检测过程中探头与工件表面距离及角度难以精确控制，无法确保探头能够准确到达工件的各个位置，这大大增加了探伤检测的难度和成本;(2)无法精确定位及评估复杂构件的内部缺陷，这将导致其检测的准确性和精确度难以保证。另外，虽热等静压技术可实现复杂零部件的整体成型，但由于超声波水浸探伤存在约3mm的盲区，因此探伤完成后还需对零件进行进一步机加工，以去除零件表面盲区，其机加工难度也较大，难以保证零件最终的成型精度。
[0005]有鉴于此，特提出此发明。
发明内容
[0006]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法及应用，来解决目前航空发动机用复杂结构高温合金零件制造成本高、材料利用率低、超声波探伤难度大以及成型精度差的问题。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将粒度范围为15μm~53μm和150μm~212μm的高温合金粉末按设定比例称取后放入混合设备中进行混合处理，得到混合粉末;
步骤2、将步骤1得到的混合粉末装入预制的橡胶包套中，先对橡胶包套进行真空塑封，再对整个橡胶包套进行冷等静压处理，得到成型锭坯;
步骤3、将步骤2中得到的成型锭坯放入预制的钢包套中进行组装，先在钢包套与成型锭坯的空隙处填充低碳钢粉末，然后，对整个钢包套进行除气封焊处理后，再进行热等静压处理，得到带钢包套制件;
步骤4、对步骤3中得到的带钢包套制件进行热处理;
步骤5、对步骤4经热处理后的带钢包套制件进行机加工去除外表面氧化层，并保留至少3mm的钢层，得到表面粗糙度Ra≤1.6μm的带钢制件;
步骤6、对步骤5得到的带钢制件进行探伤检测;
步骤7、对步骤6经探伤检测后的带钢制件进行酸洗，去除带钢制件外表面的钢层后，经喷砂处理得到目标高温合金制件。
[0008]进一步地，步骤1中，粒度范围为15μm~53μm和150μm~212μm的高温合金粉末按质量比为2~4:1~2称取后放入混料机中，混合时，所述混料机的转速设定为60r/min ~150r/min，混合时间设置为20min~60min。
[0009]进一步地，步骤2中，所述橡胶包套根据目标高温合金制件的规格设计，所述混合粉末先装入橡胶包套中振实后，再进行真空塑封，经振实后的混合粉末致密度≥35%。
[0010]进一步地，步骤2中，所述冷等静压处理包括以下两个阶段：
第一阶段：升压速率设定为8MPa/min~10MPa/min，升压终点压强设定为130MPa~160MPa，保压时间设置为8min~20min;
第二阶段：升压速率设定为3MPa/min~6MPa/min，升压终点压强设定为180MPa~220MPa，保压时间设置为25min~60min。
[0011]进一步地，步骤3中，所述成型锭坯与钢包套采用间隙配合，配合间隙≥3mm，所述钢包套材质为20钢或45钢，壁厚为4mm~6mm;
所述成型锭坯放入钢包套中进行组装的具体过程为：先采用氩弧焊焊接钢包套底板及外圈，在钢包套底部装入层厚为3mm~4mm的低碳钢粉末后振实，然后，将成型锭坯放置在钢包套中，确保成型锭坯中心与钢包套中心一致，采用氩弧焊焊接钢包套顶板及包套嘴，使用低碳钢粉末填充钢包套与成型锭坯之间的空隙并振实，经振实后的低碳钢粉末致密度≥68%，最后，焊接除气管;
所述低碳钢粉末为20钢粉末或45钢粉末，粒度范围为150μm~212μm。
[0012]进一步地，步骤3中，所述除气封焊处理的加热温度为400℃～480℃，保温时间为2h~6h，经除气封焊处理后整个钢包套内的真空度为1.0x10-4Pa~1.0x10-3Pa，除气封焊处理完成后对除气管进行钳封封焊。
[0013]进一步地，步骤3中，所述热等静压处理的温度为1180℃～1240℃，压强为130MPa~170MPa，保压时间为2h～4h，热等静压处理完成后随炉冷却，经热等静压处理后的带钢包套制件的致密度≥99.8%。
[0014]进一步地，步骤4中，所述热处理的制度为：固溶温度为980℃～1250℃，保温时间为1h～2h，冷却方式为空冷;时效温度为700℃~870℃，保温时间为4h~20h，冷却方式为空冷。
[0015]进一步地，步骤6中，所述探伤检测的检测频率为8MHz~12MHz。
[0016]另一方面，本发明还提供了一种易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法的应用，易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法在制备GH4099合金制件、GH4169合金制件或MAR M247合金制件中的应用。
[0017]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明选用等离子旋转电极法制备的粗粉(粒度范围为：150μm~212μm)和细粉(粒度范围为：15μm~53μm)的混合粉末作为原材料，可实现降低原料成本和去库存的目的;同时，采用粗、细粉末混合可以有效填补颗粒间空隙、促进粉末紧密堆积，从而提高热等静压后材料的致密度;此外，通过设置合适的粗粉和细粉比例，可以显著优化组织结构，获得晶粒均匀、细小的优异组织;
(2)本发明通过使用冷等静压对混合粉末进行预压制，可使粉末颗粒发生重排、破碎并形成有力的机械啮合，有利于提高热等静压处理后制件的致密度、成型质量及力学性能;同时，由于采用本发明制备的高温合金晶粒组织均匀细小，在超声波探伤检测过程中不易产生杂波，可显著提高检测的准确度;
(3)本发明中根据成型锭坯尺寸仅需设计与其间隙配合的钢包套，无需制备形状复杂的金属包套，可降低包套制作的难度及成本;另外，通过添加低碳钢粉末将复杂形状转换为简单的圆柱形，大大降低了制件的探伤难度，并可显著提高成型制件的材料利用率;
(4)本发明制备的制件在超声波探伤检测后仅通过酸洗和喷砂处理便可直接获得表面质量高且近净成形的复杂结构高温合金制件，有效解决了高温合金制件机加工困难的问题。
附图说明
[0018]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本发明提供的易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法的流程图;
图2为采用本发明实施例1制备的GH4169合金制件的金相组织图;
图3为采用本发明实施例2制备的MAR M247合金制件的金相组织图;
图4为采用本发明实施例3制备的GH4099合金制件的金相组织图。
具体实施方式
[0021]这里将详细地对示例性实施例进行说明，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的例子。
[0022]本发明提供了一种易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤1、将粒度范围为15μm~53μm和150μm~212μm的高温合金球形粉末按质量比为2~4:1~2进行称取后，放入混料机中进行混合处理，得到混合粉末，混合时，所述混料机的转速设定为60r/min~150r/min，混合时间设置为20min~60min。
[0023]步骤2、根据目标高温合金制件的形状及尺寸设计橡胶包套，将步骤1得到的混合粉末装入橡胶包套中振实后，进行真空塑封，经振实后的混合粉末致密度≥35%，再对整个橡胶包套进行冷等静压处理后得到成型锭坯。
[0024]具体地，冷等静压处理包括以下两个阶段：
第一阶段：升压速率设定为8MPa/min~10MPa/min，升压终点压强设定为130MPa~160MPa，保压时间设置为8min~20min;
第二阶段：升压速率设定为3MPa/min~6MPa/min，升压终点压强设定为180MPa~220MPa，保压时间设置为25min~60min。
[0025]步骤3、先根据成型锭坯尺寸设计壁厚为4mm~6mm、与成型锭坯特征尺寸各个方向配合间隙不小于3mm的20钢或45钢包套，然后，将步骤2中得到的成型锭坯放入预制的钢包套中进行组装，并在成型锭坯和钢包套的空隙处填充低碳钢粉末，再对整个钢包套进行除气封焊处理，最后，对钢包套进行热等静压处理，得到带钢包套制件。
[0026]具体地，将成型锭坯放入钢包套中进行组装具体的过程为：先采用氩弧焊焊接钢包套底板及外圈，在钢包套底部装入层厚为3mm~4mm的低碳钢粉末后振实，然后，将成型锭坯放置在钢包套中，确保成型锭坯中心与钢包套中心一致，采用氩弧焊焊接钢包套顶板及包套嘴，使用低碳钢粉末填充钢包套内部空隙并振实，经振实后的低碳钢粉末致密度≥68%，最后，焊接除气管。在所述包套顶板处留有直径为20mm的圆孔，用于焊接装粉用包套嘴及除气管，所述低碳钢粉末为20钢粉末或45钢粉末，粒度范围为150μm ~212μm。
[0027]具体地，除气封焊处理的加热温度为400℃～480℃，保温时间为2h~6h，经除气封焊处理后整个钢包套内的真空度为1.0x10-4Pa~1.0x10-3Pa，除气封焊处理完成后对除气管进行两次钳封封焊。
[0028]具体地，热等静压处理的温度为1180℃～1240℃，压强为130MPa ~170MPa，保压时间为2h～4h，热等静压处理完成后随炉冷却，经热等静压处理后的带钢包套制件的致密度≥99.8%，带钢包套制件的形状为圆柱形。
[0029]步骤4、对步骤3中得到的带钢包套制件进行热处理，其中，固溶温度为980℃～1250℃，保温时间为1h～2h，冷却方式为空冷;时效温度为700℃~870℃，保温时间为4h~20h，冷却方式为空冷。
[0030]步骤5、对步骤4经热处理后的带钢包套制件进行机加工去除外表面氧化层，并保留至少3mm的钢层，得到表面粗糙度Ra≤1.6μm的带钢制件。
[0031]步骤6、对步骤5得到的带钢制件进行探伤检测，优选为超声波水浸探伤检测，其中，探伤检测频率为8 MHz~12 MHz。
[0032]步骤7、对步骤6经探伤检测后的带钢制件进行酸洗，去除带钢制件外表面的钢层后，经喷砂处理得到目标高温合金制件。
[0033]具体地，对带钢制件进行酸洗时，酸洗溶液中HF、HNO3以及H2O的体积比为1:3:6。
[0034]根据本发明的实施例，本发明的制备方法用于制备各种复杂结构的高温合金制件。
[0035]为了验证本发明的制备方法所带来的有益效果，通过以下实施例进行进一步说明。
实施例1
[0036]本实施例提供了一种易于探伤的复杂结构GH4169高温合金制件的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1、将粒度范围为15μm~53μm和150μm~212μm的高温合金球形粉末按质量比为2:1的比例进行称取后，放入
混合机中进行混合得到混合粉末，混合时，混料机的转速设定为60r/min，混合时间设置为60min。
[0037]步骤2、根据最终形成的高温合金制件的形状及尺寸设计橡胶包套，将步骤1得到的混合粉末装入包套中振实后，进行真空塑封，经振实后的混合粉末致密度≥35%，再对整个橡胶包套进行冷等静压处理，脱模后得到成型锭坯。
[0038]具体地，冷等静压处理包括以下两个阶段：
第一阶段：升压速率设定为8MPa/min，升压终点压强设定为130MPa，保压时间设置为20min;
第二阶段：升压速率设定为3MPa/min，升压终点压强设定为180MPa，保压时间设置为25min。
[0039]步骤3、根据成型锭坯尺寸设计壁厚为4mm、与成型锭坯特征尺寸各个方向配合间隙不小于3mm的20钢包套，将步骤2中得到的成型锭坯放入钢包套中进行组装，并在空隙处填充低碳钢粉末，然后，对整个钢包套进行除气封焊处理后进行热等静压处理，得到带钢包套制件。
[0040]具体地，将成型锭坯放入钢包套中进行组装具体过程为：先采用氩弧焊焊接钢包套底板及外圈，在钢包套底部装入层厚为3mm~4mm的低碳钢粉末后振实，然后，将成型锭坯放置在钢包套中，确保成型锭坯中心与钢包套中心一致，采用氩弧焊焊接钢包套顶板及包套嘴，使用低碳钢粉末填充钢包套内部空隙并振实，经振实后的低碳钢粉末致密度≥68%，最后焊接除气管。在所述包套顶板处留有直径为20mm的圆孔，用于焊接装粉用包套嘴及除气管，所述低碳钢粉末为20钢粉末，粒度范围为150μm~212μm。
[0041]具体地，除气封焊处理的加热温度为400℃，保温时间为6h，经除气封焊处理后整个钢包套内的真空度为5.1x10-4Pa，除气封焊处理完成后对除气管进行两次钳封封焊。
[0042]具体地，热等静压处理的温度为1180℃，压强为170MPa，保压时间为3h，热等静压处理完成后随炉冷却。
[0043]步骤4、对步骤3中得到的带钢包套制件进行热处理，其中，固溶温度为980℃，保温时间为2h，冷却方式为空冷;时效温度为700℃，保温时间为10h，冷却方式为空冷。
[0044]步骤5、对步骤4经热处理后的带钢包套制件进行机加工去除外表面氧化层，并保留至少3mm的钢层，得到表面粗糙度Ra≤1.6μm的圆柱形带钢制件。
[0045]步骤6、对步骤5得到的带钢制件进行超声波水浸探伤检测，其中，检测频率为8MHz。
[0046]步骤7、对步骤6经探伤检测后的带钢制件进行酸洗，去除带钢制件外表面的钢层，其中，酸洗溶液中HF、HNO3以及H2O的体积比为1:3:6，经喷砂处理得到复杂结构的GH4169高温合金制件。其金相组织如图2所示。
实施例2
[0047]本实施例提供了一种易于探伤的复杂结构MAR M247高温合金制件的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1、将粒度范围为15μm~53μm和150μm~212μm的高温合金球形粉末按质量比为2:1进行称取后，放入混料机中进行混合处理，得到混合粉末，混合时，混料机的转速设定为90r/min，混合时间设置为40min。
[0048]步骤2、根据最终形成的高温合金制件的形状及尺寸设计橡胶包套，将步骤1得到的混合粉末装入橡胶包套中振实后，进行真空塑封，经振实后的混合粉末致密度≥35%，再对整个橡胶包套进行冷等静压处理，得到成型锭坯。
[0049]具体地，冷等静压处理包括以下两个阶段：
第一阶段：升压速率设定为9MPa/min，升压终点压强设定为145MPa，保压时间设置为12min;
第二阶段：升压速率设定为5MPa/min，升压终点压强设定为200MPa，保压时间设置为40min。
[0050]步骤3、根据成型锭坯尺寸设计壁厚为5mm、与成型锭坯特征尺寸各个方向配合间隙不小于3mm的45钢包套，将步骤2中得到的成型锭坯放入钢包套中进行组装，并在空隙处填充低碳钢粉末，然后，对整个钢包套进行除气封焊处理后进行热等静压处理，得到带钢包套制件。
[0051]具体地，将成型锭坯放入钢包套中进行组装的具体过程为：先采用氩弧焊焊接钢包套底板及外圈，在钢包套底部装入层厚为3mm~4mm的低碳钢粉末后振实，然后，将成型锭坯放置在钢包套中，确保成型锭坯中心与钢包套中心一致，采用氩弧焊焊接钢包套顶板及包套嘴，使用低碳钢粉末填充钢包套内部空隙并振实，经振实后的低碳钢粉末致密度≥68%，最后焊接除气管。在所述包套顶板处留有直径为20mm的圆孔，用于焊接装粉用包套嘴及除气管，所述低碳钢粉末为45钢粉末，粒度范围为150μm~212μm。
[0052]具体地，除气封焊处理的加热温度为440℃，保温时间为4h，经除气封焊处理后整个钢包套内的真空度为3.7x10-4Pa，除气封焊处理完成后对除气管进行两次钳封封焊。
[0053]具体地，热等静压处理的温度为1200℃，压强为150MPa，保压时间为4h，热等静压处理完成后随炉冷却。
[0054]步骤4、对步骤3中得到的带钢包套制件进行热处理，其中，固溶温度为1250℃，保温时间为1.5h，冷却方式为空冷;时效温度为870℃，保温时间为20h，冷却方式为空冷。
[0055]步骤5、对步骤4经热处理后的带钢包套制件进行机加工去除外表面氧化层，并保留至少3mm的钢层，得到表面粗糙度Ra≤1.6μm的圆柱形带钢制件。
[0056]步骤6、对步骤5得到的带钢制件进行超声波水浸探伤检测，其中，检测频率为10MHz。
[0057]步骤7、对步骤6经探伤检测后的带钢制件进行酸洗，去除带钢制件外表面的钢层，其中，酸洗溶液中HF、HNO3以及H2O的体积比为1:3:6，经喷砂处理得到复杂结构的MAR M247高温合金制件。其金相组织如图3所示。
实施例3
[0058]本实施例提供了一种易于探伤的复杂结构GH4099高温合金制件的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1、将粒度范围为15μm~53μm和150μm~212μm的高温合金球形粉末按质量比为2:1进行称取后，放入混料机中进行混合处理，得到混合粉末，混合时，混料机的转速设定为150r/min，混合时间设置为20min。
[0059]步骤2、根据最终形成的高温合金制件的形状及尺寸设计橡胶包套，将步骤1得到的混合粉末装入橡胶包套中振实后，进行真空塑封，经振实后的混合粉末致密度≥35%，再对整个橡胶包套进行冷等静压处理，得到成型锭坯。
[0060]具体地，冷等静压处理包括以下两个阶段：
第一阶段：升压速率设定为10MPa/min，升压终点压强设定为160MPa，保压时间设置为8min;
第二阶段：升压速率设定为6MPa/min，升压终点压强设定为220MPa，保压时间设置为60min。
[0061]步骤3、根据成型锭坯尺寸设计壁厚为6mm、与成型锭坯特征尺寸各个方向配合间隙不小于3mm的20钢包套，将步骤2中得到的成型锭坯放入钢包套中进行组装，并在空隙处填充低碳钢粉末，然后，对整个钢包套进行除气封焊处理后进行热等静压处理，得到带钢包套制件。
[0062]具体地，将成型锭坯放入钢包套中进行组装的具体过程为：先采用氩弧焊焊接钢包套底板及外圈，在钢包套底部装入层厚为3mm~4mm的低碳钢粉末后振实，然后，将成型锭坯放置在钢包套中，确保成型锭坯中心与钢包套中心一致，采用氩弧焊焊接钢包套顶板及包套嘴，使用低碳钢粉末填充钢包套内部空隙并振实，经振实后的低碳钢粉末致密度≥68%，最后焊接除气管。在所述包套顶板处留有直径为20mm的圆孔，用于焊接装粉用包套嘴及除气管，所述低碳钢粉末为20钢粉末，粒度范围为150μm~212μm。
[0063]具体地，除气封焊处理的加热温度为480℃，保温时间为2h，经除气封焊处理后整个钢包套内的真空度为4.2x10-4Pa，除气封焊处理完成后对除气管进行两次钳封封焊。
[0064]具体地，热等静压处理的温度为1240℃，压强为130MPa，保压时间为2h，热等静压处理完成后随炉冷却。
[0065]步骤4、对步骤3中得到的带钢包套制件进行热处理，其中，固溶温度为1160℃，保温时间为1h，冷却方式为空冷;时效温度为850℃，保温时间为4h，冷却方式为空冷。
[0066]步骤5、对步骤4经热处理后的带钢包套制件进行机加工去除外表面氧化层，并保留至少3mm的钢层，得到表面粗糙度Ra≤1.6μm的圆柱形带钢制件。
[0067]步骤6、对步骤5得到的带钢制件进行超声波水浸探伤检测，其中，检测频率为12MHz。
[0068]步骤7、对步骤6经探伤检测后的带钢制件进行酸洗，去除带钢制件外表面的钢层，其中，酸洗溶液中HF、HNO3以及H2O的体积比为1:3:6，经喷砂处理得到复杂结构的高温GH4099合金制件。其金相组织如图4所示。
[0069]结合图2~图4可知，通过本发明提供的制备方法可制备近净成形复杂结构的高温GH4169、MAR M247以及GH4099合金制件，经检测制件组织致密、晶粒均匀;同时，在制备过程中经热等静压处理得到的带钢制件为圆柱形，探伤检测难度低、准确性高。
[0070]以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
[0071]应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
说明书附图(4)
声明：
“易于探伤的复杂结构高温合金制件的制备方法及应用” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：西安欧中材料科技股份有限公司
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2025年04月11日 ~ 13日 
