航天用GH3600管成形工藝研究

GH3600合金是一種適用于1100℃以下承受低載荷的抗氧化鎳基高溫合金，而航天用GH3600合金管材主要用于運載火箭上面級動力裝置的氫氧火箭發動機。目前,美國正在規劃以氫氧火箭發動機為基礎的軌道轉移飛行器及單級入軌的航天飛機，為登月研制的土星火箭,其二、三級采用J-2氫氧發動機，法國等西歐國家研制的阿里安火箭以及日本正在研制的運載火箭上面級均采用氫氧發動機作為其主動力裝置。GH3600合金無縫管作為我國新一代氫氧發動機的主要配套產品和關鍵攻關項目,對提高我國航天發展的綜合實力起到重要的促進作用。目前國內鎳基管材的開坯主要采用鍛造＋鉆孔或斜軋穿孔工藝。本文工藝采用擠壓工藝開坯,并研究了不同的冷軋加工率及成品退火制度對成品性能的影響,獲得了航天用GH3600管材生產工藝。

原料為某公司的固溶態鍛坯，表面的鍛造氧化皮已經打磨去除,具體物理狀態見表1。原料的化學成分見表2。

擠壓開坯的設備選用2.5MN 臥式擠壓機,擠壓坯料規格為中y125 mmxb w 37mm×長度L，外表面采用銅包套潤滑,擠壓力在1.6～1.8MN,擠壓參數見表3。

(1)通過調整復雜斷面合金模具的分流孔結構，包括分流孔面積、分流孔間距以及寬展角度,提高了各分流面的流速均勻性,以及各焊合面的焊合情況，從而改善了擠壓型材的質量,消除了由流速不均勻而引起的扭曲缺陷。(2)通過仿真表明,模具結構優化后,提高了型材斷面溫度均勻性,且壁厚較大位置的表面溫度比其他位置低15～20℃,有利于平衡斷面上的合金流速。