CN114762891B - 一种GH4720Li高温合金叶片的模锻方法及其叶片锻件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种GH4720Li高温合金叶片的模锻方法以及由此获得的叶片锻件。所述模锻方法包括以下步骤：将GH4720Li棒材料段进行预处理，得到预制坯；将所述预制坯进行模锻处理，得到终锻件，其中所述模锻处理包括一火次预锻和一火次终锻，所述一火次预锻与所述一火次终锻的条件相同，所述一火次预锻的条件包括：将所述预制坯进行加热处理，随后将所述预制坯转移至模具中进行锻造，所述转移和锻造的过程在8秒内完成，其中所述加热处理的温度在1080℃‑1140℃范围内，所述加热处理的时间在20‑60min范围内。本申请模锻方法获得的GH4720Li高温合金叶片锻件具有优异的力学性能，达到了锻造叶片的较高水平。

Description

一种GH4720Li高温合金叶片的模锻方法及其叶片锻件

技术领域

本发明涉及GH4720Li高温合金叶片领域，尤其是涉及一种GH4720Li高温合金叶片的模锻方法及其锻件。

背景技术

叶片是飞机发动机关键的热端部件，起到关键的能量转换作用，质量和性能要求极高，高温段多采用价格较为昂贵的高温合金材料。随着航空发动机的不断发展，高压压气机末级叶片的服役条件越来越苛刻，其服役最高温度已经达到了730℃，接近了镍基高温合金使用温度的极限。提高合金材料的耐高温性能成为了发展新型发动机的重要基础。GH4169合金是目前使用最为广泛的高温合金材料之一，但是，GH4169合金的长期稳定使用温度在650℃以下，因此，该合金已经满足不了目前的需求，需要寻找使用温度更高和更优性能的替代材料。

GH4720Li作为一种典型的难变形高温合金，其使用温度在700℃-750℃，代表了高温合金的最高水平。但是相较于GH4169合金，GH4720Li的合金化程度更高，热加工变形窗口更窄，并且GH4720Li合金对温度的敏感度极高，在锻造过程中极易发生开裂现象。此外，GH4720Li合金的再结晶工艺对热变形参数也极为敏感，锻造工艺还会影响锻件的晶粒度，造成晶粒度不均匀、粗晶条带等问题，严重影响叶片的服役性能和生产稳定性。如果使用GH4720Li合金作为叶片材料，那么叶片的锻造过程会变得非常复杂，同时对GH4720Li合金叶片的晶粒度要求也是极高的(ASTM 11级或更细)，在实操中需要对锻造工艺的温度进行严格控制。

模锻工艺作为现阶段最为广泛的一种叶片制备方法，通常为挤压+墩头+预锻+终锻四火次锻造，或者为挤压+预锻+终锻三火次锻造，工序复杂，周期较长，材料的利用率一般仅为20％-30％。此外，挤压和模锻需要两台压力机设备，对设备要求较高。并且挤压模具的加工也较复杂，且极易损坏。如果使用GH4720Li合金制作叶片，那么，由于GH4720Li合金的强度和热变形抗力较高，采用传统的挤压工序对GH4720Li合金进行锻造极易产生裂纹。因此，传统的叶片锻造方法并不适用于GH4720Li合金叶片。

相比较GH4169合金，GH4720Li合金拥有更高的合金化程度，以及40％以上的γ’强化相含量，这些因素使得GH4720Li合金拥有能在700-750℃长期服役的能力，以及优异的高温强度，由此能够适应高温高压的服役条件。但由于GH4720Li合金具有高的合金化程度，导致其塑性低于GH4169合金，这也是GH4720Li合金被称为难变形合金的原因。因此，GH4720Li合金的热加工性能比较差，对温度的控制也较严格，甚至苛刻。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请提供了一种GH4720Li高温合金叶片的模锻方法以及由此获得的叶片锻件。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种GH4720Li高温合金叶片的模锻方法，包括以下步骤：

将GH4720Li棒材料段进行预处理，得到预制坯；

将所述预制坯进行模锻处理，得到终锻件，

其中所述模锻处理包括一火次预锻和一火次终锻，所述一火次预锻与所述一火次终锻的条件相同，

所述一火次预锻的条件包括：将所述预制坯进行加热处理，随后将所述预制坯转移至模具中进行锻造，所述转移和锻造的过程在8秒内完成，其中所述加热处理的温度在1080℃-1140℃范围内，所述加热处理的时间在20-60min范围内。

在一个实施方案中，所述加热处理的温度在1120℃-1140℃范围内，例如为1110℃、1125℃、1130℃。

在一个实施方案中，所述加热处理的时间在30-50min范围内，例如为35min、40min。

在一个实施方案中，所述一火次预锻的叶身截面变形量在40％～60％范围内，榫头变形量在10-40％范围内。

在一个实施方案中，所述叶身变形量在50％～60％范围内，所述榫头变形量在15-40％范围内(例如15％、20％、30％)。

在一个实施方案中，所述模具的温度控制在150～300℃范围内。

在一个实施方案中，所述模锻方法还包括在锻造之前对锻件进行喷涂，所述喷涂包括将所述锻件加热后喷涂玻璃防护涂料。

在一个实施方案中，所述涂料的涂层厚度为0.05-0.15mm。

在本申请的模锻方法中，在一火次预锻之前，包括下料的准备，以及对下料进行振动光饰。

下料

切取GH4720Li合金轧棒棒坯，棒坯一端倒角2-5mm。下料前检查原材料的合格证及质保单，包括化学成分报告、组织报告、力学性能报告、超声探伤报告等。检查下料件表面质量，不允许有折叠、裂纹、孔洞、气泡和压痕等。

振动光饰

振动光饰是一种振动磨削的过程，将需要去毛刺和抛光的工件和研磨介子、水、研磨剂配制好放进容器中，依靠容器的规律性振动，使工件与抛磨块产生相对运动，相互摩擦，把凸出于工件表面和周边的毛刺磨掉，并使锐边倒圆和表面抛光处理。

将合格的棒坯放入振动光饰机，光饰材料可以为陶瓷介质，光饰时间可以为10min，用于清理料段表面油污和去除加工毛刺。振动光饰后对工件进行清洗，并抽检(通常抽检5件)。若未达到清理要求，则光饰时间增加10min。

在一个实施方案中，在锻造之前进行喷涂处理。

在一个实施方案中，喷涂处理包括：在150℃±20℃温度下加热60±20min，随后喷涂玻璃防护涂料，所述涂料的涂层厚度为0.05-0.15mm。

在一个实施方案中，将棒坯或锻件在热烘箱中加热。在加热和喷涂后，将棒坯或锻件放置到完全干燥。为了确保产品的合格性，对喷涂处理后的工件进行抽检，例如，每批抽检5件，不合格品则返回进行振动光饰。需要注意的是，喷涂处理后的工件禁止相互接触，并用泡沫盖住，防止杂物碰伤。

在本申请中，一火次预锻的条件包括：将所述预制坯进行加热处理，随后将所述预制坯转移至模具中进行锻造，所述转移和锻造的过程在8秒内完成，其中所述加热处理的温度在1080℃-1140℃范围内，时间在20-60min范围内。

预锻准备

预锻前检查压力机状态是否良好，注意控制系统和控温系统是否正常。预锻模具包括上模座模具和下模座模具。其中，上模具对应叶盆面，下模具对应叶背面，使用前应检查预锻模具的完整性，否则需进行修理或更换。在生产前3小时对模座和模具进行预热。设置上、下模座模具的温度。在本申请的一个实施方案中，上、下模座模具的温度在150-300℃范围内。在一火次预锻中，可使用螺旋压力机、曲柄压力机或摩擦压力机等，只要所用设备的吨位能够满足锻造要求及工艺即可。

加热处理

加热处理是在加热炉中完成。加热炉在使用前需检查其状态是否良好，注意加热及控温系统是否正常，加热到预期温度后装入棒坯。在一个实施方案中，加热处理的温度在1080℃-1140℃范围内，加热时间在20-60min范围内。

预锻操作

将从加热炉取出的棒坯立即转移至预锻模具的下模具腔内，并将上模具迅速闭合(上、下模具已经预热完成)，取出后放置并空冷至室温，得预锻件。

在本申请中棒坯出炉、转移和预锻的总时间不超过8s。若棒坯出炉、转移、锻造过程超过8秒，则按照报废处理。

在本申请的一个实施方案中，控制叶片预锻件的叶身截面变形量为40％-60％，榫头变形量为10％-40％。

需要注意的是，在预锻前，一般需在上、下模具中均匀喷涂石墨脱模剂，以便顺利脱模。

一火次预锻处理后，得到预锻件。

将预锻件进行一火次终锻。在终锻之前，需要对预锻件进行振动光饰、质检和喷涂处理，其中，振动光饰和喷涂处理与上文所述的过程相同，在此不再赘述。

预锻件质检

检查每件预锻件的叶身和喷涂尺寸、转接处褶皱、折叠和毛刺等缺陷。若发现缺陷，使用砂带对缺陷进行抛修，直到符合要求。

一火次终锻的过程与上文一火次预锻的过程大体相同，在此不再赘述。

将终锻件依次进行吹砂、切边等后处理，具体如下所述。

吹砂

将终锻件放入吹砂机中进行吹砂清理，清除终锻件表面的油污、玻璃防护涂料和锻造毛刺。

终锻件切边

按照加工图纸，对终锻件进行切边，加工完成后进行尺寸和表面检查。

振动光饰

将终锻件放入振动光饰机，光饰时间2小时，用于平整锻件和毛刺。清洗后抽检5件，若未达到清理要求，光饰时间增加10min。

清洗

对终锻件进行碱洗、去离子水洗、热去离子水洗、压缩空气吹干。若清洗后不达标，需重复进行上述步骤。

固溶+时效处理

对终锻件进行叶片用GH4720Li合金专用热处理制度进行固溶时效处理，具体操作可参见请参见《中国高温合金手册》上册，中国质检出版社，中国标准出版社，2012年7月第一版。

尺寸及目视检查

利用专用测具和样板进行检测。尺寸不合格则报废。专用测具例如是游标卡尺,样板例如是该叶片图号专用的样板。目视检查叶片表面无折叠、凹陷和裂纹。

样品送检

按照叶片用GH4720Li合金锻件的检测标准对锻件进行组织和性能检测。根据ASTME 112标准检测叶片锻件的组织(晶粒度)，根据ASTM E 21标准检测高温拉伸性能，根据ASTM E139标准检测高温持久性能。

入锻造成品库

对每件锻件进行标刻后，入锻造成品库，待后续机加工序。

有益效果

本申请对传统的三火次、四火次等叶片模锻工艺进行改进、简化，获得了一种仅使用二火次锻造的模锻方法，其采用预锻+终锻-两火次锻造。由于本申请的锻造方法中，预锻和终锻两步工序的原理相同，因此，仅使用一台压力机设备和两套锻造模具即可完成全部锻造过程，不需要额外使用挤压设备和挤压模具，对设备要求低，能够有效降低成本；同时由于整体工艺简单，因此，相对于传统模锻工艺来说，本申请模锻方法的工艺周期更短，特别是，单片叶片的生产周期更短，大大减少了时间成本，提高了生产效率。由于设备要求较为简单，因此，本申请的模锻方法更易于工业化生产。

此外，本申请的模锻方法能够在保证叶片精确成形、不开裂、确保表面质量的基础上，对使用温度在700℃-750℃以上的超细晶、难变形GH4720Li合金叶片进行小余量锻造，通过对下料进行精确计算，能够使材料的使用率达到70％-80％，提高了材料的利用率，减少了材料的浪费。

本申请获得的GH4720Li高温合金叶片锻件不仅具有超细晶(ASTM 11级或更细)的组织，而且具有优异的力学性能，达到了锻造叶片的较高水平。

在一个实施方案中，本申请GH4720Li高温合金叶片锻件在400℃的拉伸强度在1607Mpa以上，甚至在1639Mpa以上；屈服强度在1208Mpa以上，甚至在1239Mpa以上。

在一个实施方案中，本申请GH4720Li高温合金叶片锻件在650℃的拉伸强度在1483Mpa以上，甚至在1494.5Mpa以上；屈服强度在1118Mpa以上，甚至在1137.5Mpa以上。

在一个实施方案中，本申请GH4720Li高温合金叶片锻件在700℃的拉伸强度在1200Mpa以上，甚至在1218Mpa以上；屈服强度在1085Mpa以上，甚至在1106Mpa以上。

在一个实施方案中，本申请GH4720Li高温合金叶片锻件在704℃、828MPa的持续性能在67h以上，甚至在120h以上。

在一个实施方案中，本申请所得GH4720Li高温合金叶片锻件的晶粒度在11.5级以上，例如12级、13级，甚至更高(按照ASTM E112标准)。

目前的末级转子叶片在650℃的抗拉强度和屈服强度标准分别为≥1345MPa和≥966MPa，在750℃下的抗拉强度和屈服强度标准分别为≥1110MPa和≥850MPa，在704℃、828MPa下持久时间标准为≥30h。本申请锻造方法获得的GH4720Li高温合金叶片锻件满足末级转子叶片的服役要求，且优于服务要求。

附图说明

图1是实施例1的GH4720Li高温合金叶片锻件叶身位置的100倍晶粒照片。

图2是实施例1的GH4720Li高温合金叶片锻件榫头位置的100倍晶粒照片。

图3是实施例2的GH4720Li高温合金叶片锻件叶身位置的100倍晶粒照片。

图4是实施例2的GH4720Li高温合金叶片锻件榫头位置的100倍晶粒照片。

图5是实施例3的GH4720Li高温合金叶片锻件叶身位置的100倍晶粒照片。

图6是实施例3的GH4720Li高温合金叶片锻件榫头位置的100倍晶粒照片。

图7是实施例4的GH4720Li高温合金叶片锻件叶身位置的100倍晶粒照片。

图8是实施例4的GH4720Li高温合金叶片锻件榫头位置的100倍晶粒照片。

图9是实施例5的GH4720Li高温合金叶片锻件叶身位置的100倍晶粒照片。

图10是实施例5的GH4720Li高温合金叶片锻件榫头位置的100倍晶粒照片。

图11是实施例6的GH4720Li高温合金叶片锻件叶身位置的100倍晶粒照片。

图12是实施例6的GH4720Li高温合金叶片锻件榫头位置的100倍晶粒照片。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例的模锻方法大体包括以下工序：

1、下料：切取GH4720Li合金轧棒棒坯，棒坯一端倒角2-5mm。下料前检查原材料的合格证及质保单，包括化学成分报告、组织报告、力学性能报告、超声探伤报告等。检查下料件表面质量，不允许有折叠、裂纹、孔洞、气泡和压痕等。

2、振动光饰：将步骤1中的棒坯放入振动光饰机，光饰材料为陶瓷介质，光饰时间10min，用于清理料段表面油污和去除加工毛刺。清洗后抽检5件，若未达到清理要求，光饰时间增加10min。振动光饰是一种振动磨削的过程，将需要去毛刺和抛光的工件和研磨介子、水、研磨剂配制好放进容器中，依靠容器的规律性振动，使工件与抛磨块产生相对运动，相互摩擦，把凸出于工件表面和周边的毛刺磨掉，并使锐边倒圆和表面抛光处理。

3、涂覆：将步骤2中的棒坯放入热烘箱中，加热至150℃±20℃，加热时间60±20min。将棒坯均匀喷涂玻璃防护涂料，涂层厚度0.05～0.15mm，之后放置到完全干燥。每批抽检5件，不合格品返回进行振动光饰。喷涂后的棒坯禁止相互接触，并用泡沫盖住防止杂物碰伤。

4、预锻准备：预锻前检查压力机状态是否良好，注意控制系统和控温系统是否正常。上、下模座模具设置温度150～300℃。上模具对应叶盆面，下模具对应叶背面，预锻模具使用前应检查模具完整性，否则需进行修理或更换。模座和模具需在生产前3小时进行预热。预锻可使用螺旋压力机、曲柄压力机和摩擦压力机等，设备的吨位能够满足锻造要求及工艺即可。

5、棒坯加热：将步骤3中棒坯加热至1080℃～1140℃，加热时间20～60min。加热炉使用前需检查其状态是否良好，注意加热及控温系统是否正常，加热到温后装入棒坯。

6、预锻：将步骤5中的棒坯从加热炉取出后转移至预锻模具下模腔内，上模具迅速闭合，取出后放置并空冷至室温，得预锻件。每件棒坯预锻前需在模具上、下模均匀喷涂石墨脱模剂，棒坯出炉、转移和预锻的总时间不超过8s。若棒坯出炉、转移、锻造过程超过8秒，则按照报废处理。加热一次未进行锻造的零件，则按照报废处理。控制叶片预锻件叶身截面变形量为40％-60％，榫头变形量为10％-40％。

7、振动光饰：将步骤6中的预锻件放入振动光饰机，光饰材料为陶瓷介质，光饰时间10min，用于清理预锻件表面油污、玻璃防护涂料和去除锻造毛刺。清洗后抽检5件，若未达到清理要求，光饰时间增加10min。

8、尺寸、表面检查和抛修缺陷：检查每件预锻件的叶身及榫头尺寸、转接处褶皱、折叠和毛刺等缺陷。若发现缺陷，使用砂带对缺陷进行抛修，直到符合要求。

9、涂覆：将步骤7中的预锻件放入热烘箱中，加热至150℃±20℃，加热时间60±20min。将预锻件均匀喷涂玻璃防护涂料，涂层厚度0.05～0.15mm，之后放置到完全干燥。每批抽检5件，不合格品返回进行振动光饰。喷涂后的预锻件禁止相互接触，并用泡沫盖住防止杂物碰伤。

10、终锻准备：终锻前检查压力机状态是否良好，注意控制系统和控温系统是否正常。上、下模座模具设置温度150～300℃。上模具对应叶盆面，下模具对应叶背面，预锻模具使用前应检查模具完整性，否则需进行修理或更换。模座和模具需在生产前3小时进行预热。预锻处理中可使用螺旋压力机、曲柄压力机或摩擦压力机等，设备的吨位能够满足锻造要求及工艺即可。

11、预锻件加热：将步骤9中预锻件加热至1080℃～1140℃，加热时间20～60min。加热炉使用前需检查其状态是否良好，注意加热及控温系统是否正常，加热到温后装入预锻件。

12、终锻：将步骤11中的预锻件从加热炉取出后转移至终锻模具下模腔内，上模具迅速闭合，取出后放置并空冷至室温，得终锻件。每件预锻件终锻前需在模具上、下模均匀喷涂石墨脱模剂，预锻件出炉、转移和终锻的总时间不超过8s。若预锻件出炉、转移、锻造过程超过8秒，则按照报废处理。加热一次未进行锻造的零件，则按照报废处理。控制叶片终锻件叶身截面变形量为40％-60％，榫头变形量为10％-40％。

13、吹砂：将步骤12中的终锻件放入吹砂机中进行吹砂清理，清除终锻件表面的油污、玻璃防护涂料和锻造毛刺。

14、终锻件切边：按照加工图纸，对步骤13中的终锻件进行切边，加工完成后进行尺寸和表面检查。

15、振动光饰：将步骤14中的终锻件放入振动光饰机，光饰时间2小时，用于平整锻件和毛刺。清洗后抽检5件，若未达到清理要求，光饰时间增加10min。

16、清洗：对终锻件进行碱洗、去离子水洗、去离子水洗、热去离子水洗、压缩空气吹干，若清洗后不达标，需重复进行上述步骤。

17、固溶+时效：对终锻件进行叶片用GH4720Li合金专用热处理制度进行固溶时效处理。

18、尺寸检查：利用专用测具和样板进行检测。尺寸不合格则报废。

19、样品送检：按照叶片用GH4720Li合金锻件的检测标准对锻件进行组织、性能和探伤检测。

21、入锻造成品库：对每件锻件进行标刻后，入锻造成品库，待后续机加工序。

本申请方法获得的GH4720Li高温合金叶片锻件尺寸精度控制较好，经目视检查，表面无油污和涂层残留，无裂纹、折叠、分层、孔洞、夹杂等缺陷，生产工艺稳定，且成品率比传统模锻和精锻工艺更高。

实施例1-6的锻造条件如表1所示。

表1

对实施例获得的GH4720Li高温合金叶片锻件进行高倍组织检查。

实施例1的GH4720Li高温合金叶片锻件叶身位置的100倍晶粒照片如图1所示，榫头位置的100倍晶粒照片如图2所示。如图1所示，晶粒度为12.5级；如图2所示，晶粒度为11级。如图所示，实施例1叶片锻件的晶粒度分布均匀，无明显粗晶、条带和缺陷。

实施例2的GH4720Li高温合金叶片锻件叶身位置的100倍晶粒照片如图3所示，榫头位置的100倍晶粒照片如图4所示。按照ASTM E112标准，如图3所示，晶粒度为11.5级，如图4所示，晶粒度为11级。如图所示，实施例2叶片锻件的晶粒度分布均匀，无明显粗晶、条带和缺陷。

实施例3的GH4720Li高温合金叶片锻件叶身位置的高倍晶粒照片如图5所示，榫头位置的高倍晶粒照片如图6所示。如图5所示，晶粒度为13级，如图4所示，晶粒度为12.5级。如图所示，实施例3叶片锻件的晶粒度分布均匀，无明显粗晶、条带和缺陷。

实施例4的GH4720Li高温合金叶片锻件叶身位置的高倍晶粒照片如图7所示，榫头位置的高倍晶粒照片如图8所示。如图7所示，晶粒度为11.5级，如图8所示，晶粒度为12级。如图所示，实施例4叶片锻件的晶粒度分布均匀，无明显粗晶、条带和缺陷。

实施例5的GH4720Li高温合金叶片锻件叶身位置的高倍晶粒照片如图9所示，榫头位置的高倍晶粒照片如图10所示。如图9所示，晶粒度为12级，如图10所示，晶粒度为12级。如图所示，实施例5叶片锻件的晶粒度分布均匀，无明显粗晶、条带和缺陷。

实施例6的GH4720Li高温合金叶片锻件叶身位置的高倍晶粒照片如图11所示，榫头位置的高倍晶粒照片如图12所示。如图11所示，晶粒度为12级，如图12所示，晶粒度为12.5级。如图所示，实施例6叶片锻件的晶粒度分布均匀，无明显粗晶、条带和缺陷。

微观组织检查

对本申请实施例1-6获得的GH4720Li高温合金叶片锻件进行低倍组织检查。低倍腐蚀后经目视检查，观察是否存在明显粗晶、缺陷、裂纹等。经检查，叶片纵剖的低倍组织致密，无目视可见冶金缺陷。

对实施例获得的GH4720Li高温合金叶片锻件进行力学性能检测按照ASTM E21标准，对实施例1-6的GH4720Li高温合金叶片锻件，进行400℃、650℃和750℃下的拉伸试验，结果如表2-7所示。

表2叶片锻件400℃拉伸性能

根据表2所示，本申请GH4720Li高温合金叶片锻件在400℃的抗拉强度在1607Mpa以上，屈服强度在1218Mpa以上，延伸率在18％以上，断面收缩率在25％以上。

表3叶片锻件650℃拉伸性能

根据表3所示，本申请GH4720Li高温合金叶片锻件在650℃的抗拉强度在1494Mpa以上，屈服强度在1118Mpa以上，延伸率在10％以上，断面收缩率在13％以上。

表4叶片锻件750℃拉伸性能

根据表4所示，本申请GH4720Li高温合金叶片锻件在750℃的抗拉强度在1214Mpa以上，屈服强度在1086Mpa以上，延伸率在8％以上，断面收缩率在10％以上。

按照ASTM E139标准，对实施例的GH4720Li高温合金叶片锻件进行704℃、828MPa下的持久试验，结果如表5所示。

表5叶片锻件持久性能

样品	持续时间(T)/h	延伸率(δ<sub>4</sub>)/％
			实施例1	67	7
实施例2	83	5
			实施例3	120	12
实施例4	106	10.5
			实施例5	86	6.5
实施例6	75	8

根据表5所示，本申请GH4720Li高温合金叶片锻件在704℃、828MPa下的持久时间在67T/h以上，延伸率在5％以上。

对比例

采用直径为30mm的GH4169合金轧棒作为原材料，按照与实施例1相同的模锻方法对其进行处理制备叶片锻件。在处理过程中，叶片锻件的合金晶粒度组织迅速粗化，塑性降低，加工过程中开裂严重，无法完成叶片锻造。

重复对比例的工序，但是将处理温度调整为GH4169合金的最高热加工温度1020℃，获得GH4169合金叶片锻件。

按照ASTM E21标准，对GH4169合金叶片锻件进行650℃和750℃下的拉伸试验，按照ASTM E139标准进行650℃、690MPa下的持久试验，结果如表6-7所示。

表6GH4169锻件的拉伸性能

表7GH4169锻件的650℃、690MPa下的持久性能

样品	持续时间(T)/h	延伸率(δ<sub>4</sub>)/％
			GH4169锻件	26	46

从表6-7数据可以看出，采用相同两火次锻造流程得到的GH4169合金锻造叶片，其性能可满足在650℃以下稳定使用。但作为高压压气机末级转子叶片，在目前700℃-730℃的服役温度下，难以保证有足够的高温强度来承受高温高压环境。目前的末级转子叶片在650℃的抗拉强度和屈服强度标准分别为≥1345MPa和≥966MPa，在750℃下的抗拉强度和屈服强度标准分别为≥1110MPa和≥850MPa，在704℃、828MPa下持久时间标准为≥30h。然而，GH4169合金叶片锻件在650℃的抗拉强度和屈服强度分别为1200MPa和1000MPa，在750℃的抗拉强度和屈服强度分别仅为785MPa和740MPa。GH4169合金叶片锻件的拉伸性能显然难以达到末级转子叶片的标准要求。此外，GH4169合金叶片锻件在650℃、690MPa应力下的持久时间也仅为26h。当对GH4169合金叶片锻件施加更高温度和更高应力(例如704℃、828MPa)时，由于已超过GH4169合金的使用极限，所以检测到持久时间在10小时以下，也不能满足末级转子叶片的服役要求。

综上所述，GH4169合金叶片锻件的力学性能已无法满足目前高压压气机末级叶片的服役要求，且随着发动机的发展，高压压气机末级叶片的服役温度仍在提高。

本申请模锻方法获得的GH4720Li合金叶片锻件的力学性能不仅符合高压压气机末级叶片的服役要求，且优于其服役要求。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种GH4720Li高温合金叶片的模锻方法，其特征在于：所述模锻方法包括以下步骤：

将GH4720Li棒材料段进行预处理，得到预制坯；

将所述预制坯进行模锻处理，得到终锻件，

其中所述模锻处理包括一火次预锻和一火次终锻，所述一火次预锻与所述一火次终锻的条件相同，

所述一火次预锻的条件包括：将所述预制坯进行加热处理，随后将所述预制坯转移至模具中进行锻造，所述转移和锻造的过程在8秒内完成，其中所述加热处理的温度在1080℃-1140℃范围内，所述加热处理的时间在20-60min范围内；

所述一火次预锻的叶身截面变形量在40%-60%范围内，榫头变形量在10-20%范围内。

2.根据权利要求1所述的模锻方法，其特征在于，所述加热处理的温度在1120℃-1140℃范围内。

3.根据权利要求1所述的模锻方法，其特征在于，所述加热处理的时间在30-50min范围内。

4.根据权利要求1-3任一项所述的模锻方法，其特征在于，所述模具的温度控制在150-300℃范围内。

5.根据权利要求1-3任一项所述的模锻方法，其特征在于，所述模锻方法还包括在锻造之前对锻件进行喷涂，所述喷涂包括将所述锻件加热后喷涂玻璃防护涂料。

6.根据权利要求5所述的模锻方法，其特征在于，所述涂料的涂层厚度为0.05-0.15mm。

7.一种GH4720Li高温合金叶片锻件，其特征在于，通过权利要求1-6任一项所述的模锻方法处理得到。

8.根据权利要求7所述的GH4720Li高温合金叶片锻件，其特征在于，所述GH4720Li高温合金叶片锻件在750℃的拉伸强度在1200MPa以上，屈服强度在1085MPa以上；所述GH4720Li高温合金叶片锻件的晶粒度在11.5级以上。

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