本發(fā)明涉及塑性加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鎳基高溫合金熱擠壓工藝參數(shù)的確定方法與一種鎳基高溫合金的熱擠壓工藝。

背景技術(shù)：

粉末鎳基高溫合金具有組織均勻、無宏觀偏析、合金化程度高、屈服強(qiáng)度高、抗氧化性能和疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此其是熱結(jié)構(gòu)部件的常用材料之一。但粉末鎳基高溫合金也是有缺陷的，例如：原始顆粒邊界(PPB)、非金屬夾雜和熱誘導(dǎo)孔洞?，F(xiàn)如今，國內(nèi)粉末高溫合金的制備方法主要包括粉末制備、粉末致密化、熱擠壓開坯及鍛造成型；其中粉末高溫合金的致密化主要是通過熱等靜壓實(shí)現(xiàn)致密化。熱等靜壓技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于集熱壓和等靜壓的優(yōu)點(diǎn)于一身，成形溫度低，產(chǎn)品致密，性能優(yōu)異；但熱等靜壓后，材料中有可能會(huì)遺留原始顆粒邊界，通過后續(xù)的熱擠壓加工，能在很大程度上消除熱等靜壓成型后的殘留原始顆粒邊界，對提高合金的力學(xué)性能具有關(guān)鍵作用。因此熱擠壓是一種行之有效的開坯工藝。

粉末鎳基高溫合金的熱擠壓工藝主要涉及擠壓比、擠壓速率、擠壓溫度以及包套的材料及尺寸設(shè)計(jì)。但是，由于高溫合金在高溫下仍然具有很高的強(qiáng)度，而且塑性不好，合金的組織對變形工藝很敏感，導(dǎo)致熱擠壓加工窗口窄而又難以確定。現(xiàn)有的粉末鎳基高溫合金的擠壓工藝不適用每種牌號(hào)的高溫合金，并且不能滿足擠壓后合金所要求的強(qiáng)度，其組織均勻程度也有待提高，晶粒尺寸不能滿足后續(xù)的鍛造要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種熱擠壓工藝，通過確定合適的熱擠壓工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)鎳基高溫合金的熱擠壓，提高其組織均勻性，獲得細(xì)小組織和高強(qiáng)度的合金。

有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N鎳基高溫合金熱擠壓工藝參數(shù)的確定方法，包括以下步驟：

根據(jù)鎳基高溫合金材料，在初步設(shè)定的溫度范圍和應(yīng)變速率下模擬熱壓縮試驗(yàn)，得到鎳基高溫合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

根據(jù)所述應(yīng)力-應(yīng)變曲線構(gòu)建鎳基高溫合金的本構(gòu)方程；

根據(jù)所述應(yīng)力-應(yīng)變曲線建立鎳基高溫合金的熱加工圖，分析后初步得到鎳基高溫合金的熱擠壓工藝參數(shù)；

將所述本構(gòu)方程驗(yàn)證后導(dǎo)入有限元軟件，模擬初步熱擠壓工藝參數(shù)下鎳基高溫合金的溫度場與應(yīng)力應(yīng)變場，優(yōu)化后得到鎳基高溫合金的熱擠壓參數(shù)。

優(yōu)選的，所述溫度范圍大于鎳基高溫合金的再結(jié)晶溫度且小于鎳基高溫合金晶粒明顯長大的溫度。

優(yōu)選的，所述確定鎳基高溫合金的初始熱擠壓工藝參數(shù)的過程具體為：

根據(jù)所述應(yīng)力-應(yīng)變曲線建立鎳基高溫合金的熱加工圖，并結(jié)合變形參數(shù)對鎳基高溫合金宏觀與顯微組織的影響，分析后初步得到鎳基高溫合金的熱擠壓工藝參數(shù)。

優(yōu)選的，所述得到鎳基高溫合金的熱擠壓參數(shù)的過程具體為：

將所述本構(gòu)方程驗(yàn)證后導(dǎo)入有限元軟件，模擬初步熱擠壓工藝參數(shù)下鎳基高溫合金的溫度場與應(yīng)力應(yīng)變場，結(jié)合具體現(xiàn)場工況和擠壓設(shè)備能力，優(yōu)化后得到鎳基高溫合金的熱擠壓參數(shù)。

本申請還提供了一種鎳基高溫合金的熱擠壓工藝，包括以下步驟：

按照上述方案所述的確定方法確定鎳基高溫合金坯錠的熱擠壓參數(shù)；

將熱等靜壓后的鎳基高溫合金坯錠置于擠壓包套中；

將所述鎳基高溫合金坯錠加熱至1030～1070℃后進(jìn)行擠壓，所述擠壓的速率為20～50mm/s，擠壓比為(6～15)：1。

優(yōu)選的，所述鎳基高溫合金為第一鎳基高溫合金或第二鎳基高溫 合金；

所述第一鎳基高溫合金包括：Co：25～27％，Cr：12.5～13.5％，Al：3.0～3.4％，Ti：3.5～3.9％，W：3.75～4.25％，Mo：3.75～4.25％，Nb：0.75～1.15％，Hf：0.17～0.23％，C：0.04～0.06％，B：0.003～0.015％，Zr：0.03～0.07％，余量為Ni；

所述第二鎳基高溫合金包括：Co：12.5～13.5％，Cr：13.75～14.25％，Al：2.8～3.2％，Ti：3.8～4.2％，W：3.75～4.25％，Mo：3.75～4.25％，Ta：2.8～3.2％，Hf：0.17～0.23％，C：0.04～0.06％，B：0.003～0.015％，Zr：0.03～0.07％，余量為Ni。

優(yōu)選的，所述鎳基高溫合金置于擠壓包套之后，加熱之前還包括：

將擠壓筒與擠壓桿進(jìn)行預(yù)熱，在擠壓筒表面涂覆潤滑劑；所述預(yù)熱的溫度為180～200℃。

優(yōu)選的，所述加熱之后還包括：

將加熱后的鎳基高溫合金坯錠取出，在鎳基高溫合金坯錠表面涂覆玻璃潤滑劑后轉(zhuǎn)移至擠壓筒，所述轉(zhuǎn)移的時(shí)間為15～30s。

優(yōu)選的，所述擠壓之后還包括：

將擠壓后的鎳基高溫合金坯料轉(zhuǎn)移至水中冷卻，轉(zhuǎn)移的時(shí)間不超過5s。

本申請?zhí)峁┝艘环N鎳基高溫合金熱擠壓參數(shù)的確定方法，具體為：根據(jù)鎳基高溫合金材料，通過在一定的溫度范圍與應(yīng)變速率下獲得材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，利用所述應(yīng)力-應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)構(gòu)建材料的本構(gòu)方程和熱加工圖，熱加工圖分析后初步得到鎳基高溫合金的熱擠壓工藝參數(shù)，然后將本構(gòu)方程經(jīng)驗(yàn)證后導(dǎo)入有限元軟件，模擬初步熱擠壓工藝參數(shù)下鎳基高溫合金的溫度場和應(yīng)力應(yīng)變場，優(yōu)化后得到鎳基高溫合金的熱擠壓參數(shù)。

根據(jù)上述確定方法，確定了鎳基高溫合金的工藝參數(shù)，由此本申請?zhí)峁┝艘环N鎳基高溫合金的熱擠壓工藝，其首先將熱等靜壓后的鎳基高溫合金置于包套中，然后將鎳基高溫合金加熱至1030～1070℃后進(jìn)行擠壓，所述擠壓的速率為20～50mm/s，擠壓比為(6～15)：1。本 申請通過快速、合理、有效的方法確定了鎳基高溫合金的熱擠壓參數(shù)，并通過確定的熱擠壓參數(shù)進(jìn)行了鎳基高溫合金的熱擠壓，使鎳基高溫合金在特定的溫度范圍、擠壓速率與擠壓比下進(jìn)行變形，從而得到了組織均勻、細(xì)小和強(qiáng)度較好的鎳基高溫合金。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1熱模擬后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

圖2為材料在真應(yīng)變?yōu)?.4～0.7下的熱加工圖；

圖3為不同溫度和應(yīng)變速率下材料的顯微組織照片；

圖4為1100℃的不同應(yīng)變速率下材料的顯微組織圖；

圖5為擠壓溫度為1070℃，擠壓比為7:1下的力與時(shí)間分布圖；

圖6為擠壓坯錠帶包套的加熱后的熱透分布情況圖；

圖7為坯料初始加熱溫度為1070℃，轉(zhuǎn)移時(shí)間為45s后的溫度分布情況圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例2的鎳基高溫合金擠壓后的晶粒分布圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例2的鎳基高溫合金擠壓后拉伸強(qiáng)度與溫度的關(guān)系曲線圖；

圖10為對比例1的鎳基高溫合金擠壓后的金相照片；

圖11為對比例2的鎳基高溫合金沿著擠壓方向晶粒的金相照片；

圖12為對比例2的鎳基高溫合金垂直擠壓方向晶粒的金相照片。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種鎳基高溫合金熱擠壓工藝參數(shù)的確定方法，包括以下步驟：

根據(jù)鎳基高溫合金材料，在初步設(shè)定的溫度范圍和應(yīng)變速率下模擬熱壓縮試驗(yàn)，得到鎳基高溫合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

根據(jù)所述應(yīng)力-應(yīng)變曲線構(gòu)建鎳基高溫合金的本構(gòu)方程；

根據(jù)所述應(yīng)力-應(yīng)變曲線建立鎳基高溫合金的熱加工圖，分析后初 步得到鎳基高溫合金的熱擠壓工藝參數(shù)；

將所述本構(gòu)方程驗(yàn)證后導(dǎo)入有限元軟件，模擬初步熱擠壓工藝參數(shù)下鎳基高溫合金的溫度場與應(yīng)力應(yīng)變場，優(yōu)化后得到鎳基高溫合金的熱擠壓參數(shù)。

本申請?zhí)峁┝艘环N鎳基高溫合金熱擠壓工藝參數(shù)的確定方法，其通過熱壓縮模擬與有限元Deform模擬方法相結(jié)合，最終確定了鎳基高溫合金的熱擠壓參數(shù)。

在確定鎳基高溫合金熱擠壓工藝參數(shù)的過程中，首先根據(jù)鎳基高溫合金材料，初步設(shè)定熱擠壓的溫度與應(yīng)變速率，并在上述條件下進(jìn)行熱壓縮模擬，從而得到鎳基高溫合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。在上述過程中，所述熱壓縮模擬為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的模擬方法，本申請不進(jìn)行特別的限制。所述熱擠壓的溫度優(yōu)選大于鎳基高溫合金材料的再結(jié)晶溫度小于鎳基高溫合金晶粒明顯長大的溫度。

本申請確定鎳基高溫合金熱擠壓工藝參數(shù)的過程是以應(yīng)力-應(yīng)變曲線為基礎(chǔ)進(jìn)行的。按照本發(fā)明，在模擬得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線后，則根據(jù)其構(gòu)建鎳基高溫合金的本構(gòu)方程。應(yīng)變速率、應(yīng)變溫度及材料變形過程中的流變應(yīng)力之間存在著密切的關(guān)系，但并非簡單地線性關(guān)系，并且高溫?zé)崴苄宰冃沃凶冃嗡俾适軣峒せ钅芸刂疲虼吮旧暾埐捎秒p曲正弦型Arrhenius方程構(gòu)建本研究中鎳基高溫合金的本構(gòu)關(guān)系模型，具體建模的過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，此處不再進(jìn)行贅述。

以一種具有如下組成的鎳基高溫合金為例，其本構(gòu)方程如下式所示：Co：25～27％，Cr：12.5～13.5％，Al：3.0～3.4％，Ti：3.5～3.9％，W：3.75～4.25％，Mo：3.75～4.25％，Nb：0.75～1.15％，Hf：0.17～0.23％，C：0.04～0.06％，B：0.003～0.015％，Zr：0.03～0.07％，余量為Ni；

其中，為應(yīng)變速率(s-1)；σ為流變應(yīng)力(MPa)；T為絕對溫度(K)；R為摩爾氣體常數(shù)(8.314J/mol·K)。

本申請的本構(gòu)方程根據(jù)具體鎳基高溫合金的不同，本構(gòu)方程中的 參數(shù)不同。在本構(gòu)方程確定之后，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式對本構(gòu)方程進(jìn)行驗(yàn)證，以保證本構(gòu)方程的準(zhǔn)確度。

本申請同樣根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線建立鎳基高溫合金的熱加工圖，所述熱加工圖的建立過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，本申請不再進(jìn)行贅述。根據(jù)所述熱加工圖初步確定鎳基高溫合金的加工窗口，但是此時(shí)確定的加工窗口沒有涉及材料的顯微組織，作為優(yōu)選方案，在初步確定的加工窗口的條件下對應(yīng)鎳基高溫合金的顯微組織，通過分析顯微組織圖，確定鎳基高溫合金的適合熱擠壓工藝參數(shù)。

按照本發(fā)明，最后進(jìn)行有限元Deform 3D模擬，利用所建立的本構(gòu)方程對擠壓過程進(jìn)行模擬，得到鎳基高溫合金的熱擠壓參數(shù)。具體的，將本構(gòu)方程導(dǎo)入有限元軟件，模擬初始熱擠壓工藝參數(shù)下鎳基高溫合金的溫度場與應(yīng)力應(yīng)變場，優(yōu)選結(jié)合現(xiàn)場工況、加熱方式、實(shí)際轉(zhuǎn)移時(shí)間及設(shè)備噸位進(jìn)行模擬，得到鎳基高溫合金最優(yōu)的熱擠壓參數(shù)。本申請所述有限元Deform 3D為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的模擬方式，本申請不再進(jìn)行贅述。

本申請所述鎳基高溫合金優(yōu)選為第一鎳基高溫合金或第二鎳基高溫合金；所述第一鎳基高溫合金包括：Co：25～27％，Cr：12.5～13.5％，Al：3.0～3.4％，Ti：3.5～3.9％，W：3.75～4.25％，Mo：3.75～4.25％，Nb：0.75～1.15％，Hf：0.17～0.23％，C：0.04～0.06％，B：0.003～0.015％，Zr：0.03～0.07％，余量為Ni；所述第二鎳基高溫合金包括：Co：12.5～13.5％，Cr：13.75～14.25％，Al：2.8～3.2％，Ti：3.8～4.2％，W：3.75～4.25％，Mo：3.75～4.25％，Ta：2.8～3.2％，Hf：0.17～0.23％，C：0.04～0.06％，B：0.003～0.015％，Zr：0.03～0.07％，余量為Ni。在所述鎳基高溫合金為上述合金的情況下，所述熱擠壓的溫度為1030℃～1070℃，擠壓比為(6～15)：1，擠壓速率為(20～50)mm/s。

本申請還提供了一種鎳基高溫合金的熱擠壓工藝，包括以下步驟：

將熱等靜壓后的鎳基高溫合金坯錠置于擠壓包套中；

將所述鎳基高溫合金坯錠加熱至1030～1070℃后進(jìn)行擠壓，所述 擠壓的速率為20～50mm/s，擠壓比為(6～15)：1，所述加熱的溫度、擠壓的速率和擠壓比通過上述方案所述的確定方法確定。

按照上述方法確定的熱擠壓工藝的參數(shù)實(shí)現(xiàn)了鎳基高溫合金的熱擠壓，使鎳基高溫合金的組織細(xì)小均勻，且具有較好的強(qiáng)度。

在鎳基高溫合金的熱擠壓工藝中，本申請首先將熱等靜壓后的鎳基高溫合金坯錠置于擠壓包套中。

本申請然后將鎳基高溫合金坯錠進(jìn)行熱擠壓，即將鎳基高溫合金坯錠加熱至1030～1070℃后進(jìn)行擠壓，所述擠壓的速率為20～50mm/s，擠壓比為(6～15)：1。上述擠壓參數(shù)按照上述方案確定。

為了減少熱損耗，降低工件和擠壓筒之間的溫差，作為優(yōu)選方案，在加熱之前，本申請優(yōu)選將擠壓筒和擠壓桿預(yù)熱至180～200℃。

為了減少鎳基高溫合金坯錠與擠壓筒之間的摩擦力，降低擠壓過程的擠壓力，使工件順利擠出，作為優(yōu)選方案，在擠壓前在擠壓筒表面涂敷潤滑劑。

在加熱之后，將加熱后的鎳基高溫合金坯錠取出，在鎳基高溫合金坯錠表面涂敷玻璃潤滑劑后轉(zhuǎn)移至擠壓筒。為了減少熱損耗，上述過程優(yōu)選為：

在擠壓機(jī)的軌道上鋪設(shè)溫度為900～950℃的玻璃潤滑劑，取出坯錠，使其沿著軌道滾至擠壓筒入口裝置，整個(gè)轉(zhuǎn)移過程不超過30s。

在擠壓完成之后，得到的擠壓坯料至于水中淬火，以保留高溫下組織，整個(gè)過程不超過5s。

本申請所述擠壓工藝適用于鎳基高溫合金，優(yōu)選為第一鎳基高溫合金或第二鎳基高溫合金；

所述第一鎳基高溫合金包括：Co：25～27％，Cr：12.5～13.5％，Al：3.0～3.4％，Ti：3.5～3.9％，W：3.75～4.25％，Mo：3.75～4.25％，Nb：0.75～1.15％，Hf：0.17～0.23％，C：0.04～0.06％，B：0.003～0.015％，Zr：0.03～0.07％，余量為Ni；

所述第二鎳基高溫合金包括：Co：12.5～13.5％，Cr：13.75～14.25％，Al：2.8～3.2％，Ti：3.8～4.2％，W：3.75～4.25％，Mo：3.75～4.25％， Ta：2.8～3.2％，Hf：0.17～0.23％，C：0.04～0.06％，B：0.003～0.015％，Zr：0.03～0.07％，余量為Ni。

本發(fā)明主要通過采用熱壓縮模擬及有限元Deform3D模擬方法，確定了粉末鎳基高溫合金的熱擠壓的最佳工藝，以獲得均勻細(xì)小的組織和優(yōu)異的性能。

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的鎳基高溫合金熱擠壓工藝參數(shù)的確定方法與鎳基高溫合金的熱擠壓工藝進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。

實(shí)施例1熱擠壓工藝參數(shù)的確定

熱模擬實(shí)驗(yàn)在Gleeble-3180試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，采用的樣品為自主研發(fā)的鎳基高溫合金CSU-A1，以質(zhì)量百分比計(jì)，包括：Co：25～27％，Cr：12.5～13.5％，Al：3.0～3.4％，Ti：3.5～3.9％，W：3.75～4.25％，Mo：3.75～4.25％，Nb：0.75～1.15％，Hf：0.17～0.23％，C：0.04～0.06％，B：0.003～0.015％，Zr：0.03～0.07％，余量為Ni。

根據(jù)樣品設(shè)定加熱溫度為：1000～1100℃，間隔25℃，應(yīng)變速率為0.001、0.01、0.1及1.0s^-1，真應(yīng)變?yōu)?.7，得到如圖1所示的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線，利用采集的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)計(jì)算材料的熱變形激活能，并構(gòu)建Arrhenius雙曲正弦型本構(gòu)方程和熱加工圖，具體過程如下：

本構(gòu)方程的建立

采用雙曲正弦型Arrhenius方程構(gòu)建CSU-A1合金熱等靜壓態(tài)的本構(gòu)關(guān)系模型，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式計(jì)算，得到上述材料的本構(gòu)方程，如下所示：

表1材料的本構(gòu)方程表達(dá)式

熱加工圖的建立

按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式，建立CSU-A1的如圖2所示的熱加工圖，圖2為材料在真應(yīng)變量為0.4～0.7下的熱加工圖，圖2a、 2b、2c和2d分別為材料在0.4、0.5、0.6和0.7應(yīng)變下的加工圖，在熱加工圖中，非陰影部分表示在所研究的溫度、應(yīng)變速率下的可加工窗口，具體的溫度和應(yīng)變速率范圍為1000～1100℃；0.001～0.1s^-1；

在應(yīng)變?yōu)?.7的加工圖中，能量耗散因子的峰值出現(xiàn)在1075℃/0.0018s^-1附近；能量耗散因子在30％以上的區(qū)間為：應(yīng)變速率：0.005～0.1，溫度為1000～1100℃以及區(qū)間：應(yīng)變速率：0.001～0.005s^-1，溫度：1050～1100℃；這是初步由熱加工圖確定的加工窗口，具體的最佳擠壓參數(shù)需要進(jìn)一步的組織分析確認(rèn)。

針對以上初步得出的熱加工參數(shù)對應(yīng)的顯微組織進(jìn)行分析，其結(jié)果如圖3所示，圖3為不同溫度和應(yīng)變速率下材料的顯微組織照片；圖3(a)為1025℃/1.0s^-1材料的顯微組織照片，圖3(b)為1050℃/1.0s^-1材料的顯微組織照片，圖3(c)為1075℃/1.0s^-1材料的顯微組織照片，圖3(d)為1025℃/0.1s^-1材料的顯微組織照片，圖3(e)為1050℃/0.1s^-1材料的顯微組織照片，圖3(f)為1075℃/0.1s^-1材料的顯微組織照片，圖3(g)為1025℃/0.01s^-1材料的顯微組織照片，圖3(h)為1050℃/0.01s^-1材料的顯微組織照片，圖3(i)為1075℃/0.01s^-1材料的顯微組織照片，根據(jù)圖3可知，隨著溫度的升高和應(yīng)變速率的降低，晶粒組織越來越均勻細(xì)??；

圖4為1100℃的不同應(yīng)變速率下材料的顯微組織圖，圖4(a)為1100℃/1.0s^-1材料的顯微組織照片，圖4(b)為1100℃/0.1s^-1材料的顯微組織照片，圖4(c)為1100℃/0.01s^-1材料的顯微組織照片，圖4(d)為1100℃/0.001s^-1材料的顯微組織照片，從圖中可以看出，隨著應(yīng)變速率的下降，晶粒逐漸出現(xiàn)長大，因此1100℃是不能選擇的加工溫度。

綜合分析可得，可以確定最優(yōu)的加工窗口：溫度1025～1075℃；應(yīng)變速率0.01～0.1s^-1。

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工況的Deform 3D模擬

擠壓比和擠壓溫度的確定

根據(jù)設(shè)計(jì)需求，需要得到直徑為25mm的擠壓成品；根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)擠壓機(jī)的擠壓額定噸位為1000噸，安全使用噸位為800噸，在確定 的最優(yōu)參數(shù)下1050～1075℃/20～50mm/s(根據(jù)熱壓縮中的應(yīng)變速率換算而來)選取了不同的擠壓比4:1～12:1，輸入上述得到的本構(gòu)方程進(jìn)行模擬，根據(jù)模擬的結(jié)果對比，在較低溫度下(低于1030℃)和擠壓比較大情況下(大于8:1)擠壓力超出了設(shè)備的安全使用噸位，被排除掉。

圖5為擠壓溫度為1070℃，擠壓比為7:1下的力與時(shí)間分布圖，最大應(yīng)力為725.4噸。

坯錠加熱時(shí)間的確定

圖6為擠壓坯錠直徑為85mm，帶包套的加熱情況，在歷經(jīng)4334s后，坯錠整體達(dá)到熱透的狀態(tài)(所有部位均達(dá)到設(shè)定的溫度1070℃)；為了保證坯錠能確切達(dá)到溫度，將最終的加熱時(shí)間定為1.5h左右。

轉(zhuǎn)移過程的溫度變化

在實(shí)際擠壓過程中，從加熱爐轉(zhuǎn)移到擠壓機(jī)上的時(shí)間大概在15～45秒，對不同的轉(zhuǎn)移時(shí)間進(jìn)行了模擬，以觀察坯錠在轉(zhuǎn)移到擠壓筒時(shí)候的溫度分布，然后調(diào)整坯錠的加熱溫度來保證擠壓前溫度。圖7為坯料初始加熱溫度為1070℃；轉(zhuǎn)移時(shí)間為45s后的溫度分布情況。從圖中可以看出，轉(zhuǎn)移后雖然表面包套的溫度下降的相對明顯，但是坯料中心溫度依然能保持在1070℃左右，很好地保證了設(shè)定的溫度。

最終擠壓參數(shù)的確定

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的熱壓縮數(shù)據(jù)、熱加工圖及組織分析確定了擠壓的參數(shù)范圍為溫度：1030～1075℃速率：20～50mm/s；再由實(shí)際的擠壓工況、擠壓機(jī)噸位等確定了包套的尺寸和規(guī)格、擠壓比7:1及加熱溫度1070℃，加熱時(shí)間1.5h轉(zhuǎn)移時(shí)間45s。

實(shí)施例2

將熱等靜壓材料去除包套后，經(jīng)機(jī)加工達(dá)到所要求的平行度、垂直度以及表面光潔度。

按照設(shè)計(jì)好的尺寸加工擠壓包套，將其裝進(jìn)包套中；

將擠壓筒連同擠壓桿預(yù)熱到200℃，在擠壓筒涂上一層潤滑劑；在擠壓筒出料口安裝了與擠壓筒配合矯直裝置；

將電阻爐加熱至所需的擠壓溫度1070℃，將焊接好的一體擠壓坯錠放置爐內(nèi)保溫1.5h；

將坯錠取出，在其表面涂上使用溫度為900℃的玻璃粉后沿著軌道滾至擠壓筒入口裝置，轉(zhuǎn)移時(shí)間為20秒，在擠壓桿擠壓筒之間墊上特殊的玻璃墊，開始擠壓；設(shè)定擠壓速度為30mm/s，擠壓比為7:1；擠壓出筒后，順著擠壓矯直裝置出來，立即將其丟入水中冷卻，轉(zhuǎn)移過程為4s，以保持?jǐn)D壓后的高溫組織。

對擠壓后的坯料去包套處理后，采用標(biāo)準(zhǔn)金相制備方法制備金相樣品，觀測顯微組織，并統(tǒng)計(jì)其晶粒尺寸，發(fā)現(xiàn)在該溫度下，其組織均勻細(xì)小，控制在兩個(gè)等級以內(nèi)。如圖8所示。

對擠壓后的材料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)熱處理，檢測其拉伸性能，其結(jié)果如圖9所示，圖中○曲線為材料橫向拉伸與溫度的關(guān)系曲線，■曲線為材料縱向拉伸與溫度的關(guān)系曲線。

本實(shí)施例涉及的鎳基高溫合金的成分具體為：以重量百分比計(jì)，Co：25～27％，Cr：12.5～13.5％，Al：3.0～3.4％，Ti：3.5～3.9％，W：3.75～4.25％，Mo：3.75～4.25％，Nb：0.75～1.15％，Hf：0.17～0.23％，C：0.04～0.06％，B：0.003～0.015％，Zr：0.03～0.07％，余量為Ni；

實(shí)施例3

本實(shí)施例的熱擠壓工藝與實(shí)施例2相同，區(qū)別在于：鎳基高溫合金的具體成分為：以重量百分比計(jì)，Co：12.5～13.5％，Cr：13.75～14.25％，Al：2.8～3.2％，Ti：3.8～4.2％，W：3.75～4.25％，Mo：3.75～4.25％，Ta：2.8～3.2％，Hf：0.17～0.23％，C：0.04～0.06％，B：0.003～0.015％，Zr：0.03～0.07％，余量為Ni。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的鎳基高溫合金的晶粒細(xì)小、均勻。

對比例1

本實(shí)施例的熱擠壓工藝與實(shí)施例2相同，區(qū)別在于：擠壓溫度為1110℃。擠壓完成后采用標(biāo)準(zhǔn)金相制備方法制備金相樣品，觀測顯微組織，如圖10所示。

由圖10可知：在過高的溫度下擠壓，使得擠壓后的晶粒出現(xiàn)局 部長大現(xiàn)象，混晶組織會(huì)嚴(yán)重影響合金的性能。

對比例2

本實(shí)施例的熱擠壓工藝與實(shí)施例2相同，區(qū)別在于：擠壓溫度為1020℃，擠壓比為4:1。擠壓完成后采用標(biāo)準(zhǔn)金相制備方法制備金相樣品，觀測顯微組織，如圖11、12所示。

由圖11、12可知：擠壓溫度過低，會(huì)導(dǎo)致材料局部組織沒有完全發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶而存在粗大的晶粒，晶粒組織不均勻，如圖11所示；擠壓比過小，會(huì)使得熱等靜壓的原始顆粒邊界(圖中圓圈形狀的晶粒)無法得到充分的破碎而遺留下來，影響合金的性能。

以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。