合金涡轮盘锻件整体模锻成型与组织均匀控制技术查看源代码讨论查看历史

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合金涡轮盘锻件整体模锻成型与组织均匀控制技术直径2000mm以上10吨级GH4706合金涡轮盘锻件整体模锻成型与组织均匀控制技术，重型燃机用超大型涡轮盘在高温、复杂应力、燃气腐蚀工况下长时服役10万小时以上，对性能要求极为苛刻，属于最核心的部件之一，长期依赖进口。通过大尺寸高温合金锻件极限锻造关键技术，推动国内高温合金锻造极限制造能力达到国际先进水平为我国300MW级和更高性能重型燃机关键透平轮盘锻件的设计提供关键支撑，解决我国2030年碳达峰对清洁能源动力装置核心零部件自主化瓶颈。

技术原理

通过优化设计，重燃用GH4706合金透平轮盘锻件的重量达10吨级，投影面积超过3m，锻件在直径方向和厚度方向均存在明显的变形量和应变速率分布梯度。为了提高锻件的组织均匀性。通过在低温、高应变速率下的大变形消除锻件中的低倍粗晶组织。原理针对GH4706合金的流变行为建立精确的锻造载荷数值模型，明确锻造设备的边界条件，通过配材料特性和设备能力来优化锻造过程的工艺参数，进而实现锻件模锻工艺参数的合理分布控制。

技术特点

大尺寸GH4706合金透平轮盘锻件整体模锻成形的极限载荷超过7万吨，国内现有最大的8万吨压机虽然载荷能够满足需求，但是很难兼顾高应变速率与低温单火次整体成形的需求。GH4706合金的晶组织控制职能通过调整变形温度、变形量和应变速率等工艺参数来实现，无法利用第二相析出实现晶粒均匀细化。因此，通过对锻造载荷的精准预测，可以完善GH4706合金整体模锻成形时工艺参数的调整，实现对大尺寸高温合金轮盘锻件的晶粒组织控制。

通过数值模拟精准预测10吨级GH4706合金透平轮盘锻件整体模锻成形时所需设备载荷，可以优化锻件模锻加工时的各工艺参数，实现轮盘锻件各部位粒组织的可控性。由于锻件在直径及厚度方向存在明显的差异，因此在模具设计时可利用数值仿真应用情况 预估模锻后盘锻件各部位的应变量，通过未变形区域的大小优化 及效果模具设计，使模锻后品粒组织更加均匀。目前，该技术已成功应用于国内300MW级F级型燃机用尺寸GH4706合金二级透平轮盘锻件的制备工作。通过对首件盘锻件的成形载荷控制及解剖件组织性能分析，优化锻件的模具形状、锻造及热处理参数，改善各部位的晶粒组织，使锻件性能全部达到交付指标要求。