合金渦輪盤鍛件整體模鍛成型與組織均勻控制技術

來自 搜狐網 的圖片

合金渦輪盤鍛件整體模鍛成型與組織均勻控制技術直徑2000mm以上10噸級GH4706合金渦輪盤鍛件整體模鍛成型與組織均勻控制技術，重型燃機用超大型渦輪盤在高溫、複雜應力、燃氣腐蝕工況下長時服役10萬小時以上，對性能要求極為苛刻，屬於最核心的部件之一，長期依賴進口。通過大尺寸高溫合金鍛件極限鍛造關鍵技術，推動國內高溫合金鍛造極限制造能力達到國際先進水平為我國300MW級和更高性能重型燃機關鍵透平輪盤鍛件的設計提供關鍵支撐，解決我國2030年碳達峰對清潔能源動力裝置核心零部件自主化瓶頸。

目錄

技術原理

通過優化設計，重燃用GH4706合金透平輪盤鍛件的重量達10噸級，投影面積超過3m，鍛件在直徑方向和厚度方向均存在明顯的變形量和應變速率分布梯度。為了提高鍛件的組織均勻性。通過在低溫、高應變速率下的大變形消除鍛件中的低倍粗晶組織。原理針對GH4706合金的流變行為建立精確的鍛造載荷數值模型，明確鍛造設備的邊界條件，通過配材料特性和設備能力來優化鍛造過程的工藝參數，進而實現鍛件模鍛工藝參數的合理分布控制。

技術特點

大尺寸GH4706合金透平輪盤鍛件整體模鍛成形的極限載荷超過7萬噸，國內現有最大的8萬噸壓機雖然載荷能夠滿足需求，但是很難兼顧高應變速率與低溫單火次整體成形的需求。GH4706合金的晶組織控制職能通過調整變形溫度、變形量和應變速率等工藝參數來實現，無法利用第二相析出實現晶粒均勻細化。因此，通過對鍛造載荷的精準預測，可以完善GH4706合金整體模鍛成形時工藝參數的調整，實現對大尺寸高溫合金輪盤鍛件的晶粒組織控制。

通過數值模擬精準預測10噸級GH4706合金透平輪盤鍛件整體模鍛成形時所需設備載荷，可以優化鍛件模鍛加工時的各工藝參數，實現輪盤鍛件各部位粒組織的可控性。由於鍛件在直徑及厚度方向存在明顯的差異，因此在模具設計時可利用數值仿真應用情況 預估模鍛後盤鍛件各部位的應變量，通過未變形區域的大小優化 及效果模具設計，使模鍛後品粒組織更加均勻。目前，該技術已成功應用於國內300MW級F級型燃機用尺寸GH4706合金二級透平輪盤鍛件的製備工作。通過對首件盤鍛件的成形載荷控制及解剖件組織性能分析，優化鍛件的模具形狀、鍛造及熱處理參數，改善各部位的晶粒組織，使鍛件性能全部達到交付指標要求。