CN117140012A - 一种压气机叶片及其制备方法、压气机 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种压气机叶片及其制备方法、压气机；其中，制备方法包括如下步骤：使平均晶粒尺寸为1‑15μm的GH4068合金坯料在980‑1120℃下进行组织均匀化处理；将组织均匀化处理后的坯料的一部分进行挤压变形，得到具有挤压变形部分的坯料；挤压变形量为40‑50％；将未变形部分模锻成榫头；对挤压变形部分进行预模锻、终锻处理，成形出设定厚度的叶身，得到具有叶身和榫头的压气机叶片坯料；对压气机叶片坯料依次进行热处理、精加工，得到压气机叶片。在上述步骤中：在每道次变形之间，需对坯料进行980‑1120℃的回炉保温处理。本发明对叶片制备工装要求简单，可以在现有的耐650℃的GH4169合金叶片生产线上制备出耐750℃的GH4068合金叶片，显著降低生产成本，适用于批量生产。

Description

一种压气机叶片及其制备方法、压气机

技术领域

本发明涉及一种航空航天用变形高温合金零件技术领域，特别是涉及一种压气机叶片及其制备方法、压气机。

背景技术

随着科技的进步，航空发动机的推重比逐渐提高，导致发动机出口温度越来越高，相应的高压压气机叶片这种关键转子部件需要的材料承温能力要求也越来越高。

常规的高压压气机叶片的材质主要为GH4169(In718)和GH4169D(In718Plus)等合金，这些合金的承温能力在700℃以下。为了提高飞行器的机动性，未来计划应用GH4065(René88DT)、GH4720Li(U720Li)和GH4068等合金，其中GH4068合金的承温能力可达750℃。但是随着承温能力的提高，叶片的制备难度显著递增。

压气机的叶片厚度小、叶片的加工工序复杂、需要的成形道次多、耗时长，制备难度大。而GH4068合金由于合金化程度高，合金中含有的γ′相含量达到45％以上，变形抗力大、热塑性低，利用传统方法根本无法制备。因此，现有技术还没有能够制备出GH4068合金材质的压气机叶片。

综上，如何制备出耐750℃的GH4068合金高压压气机叶片，是现有技术的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种压气机叶片及其制备方法、压气机，主要目的在于能制备出耐750℃的GH4068合金高压压气机叶片。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种压气机叶片的制备方法，其中，所述压气机叶片的材质为GH4068合金；其中，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1)：使平均晶粒尺寸为1-15μm的GH4068合金坯料在980-1120℃的温度下保温设定时间，以进行组织均匀化处理，得到组织均匀化处理后的坯料；

步骤2)：保温结束后，直接将组织均匀化处理后的坯料的一部分进行挤压变形，得到具有挤压变形部分的坯料；其中，挤压变形量为40-50％；

步骤3)：将所述具有挤压变形部分的坯料上的未变形部分，模锻成榫头；

步骤4)：对所述挤压变形部分进行预模锻、终锻处理，成形出设定厚度的叶身，得到具有叶身和榫头的压气机叶片坯料；

步骤5)：对所述压气机叶片坯料依次进行热处理、精加工，得到压气机叶片；

其中，在所述步骤2)-步骤4)的任一种步骤中：在每道次变形之间，需对坯料进行回炉保温处理，其中，回炉保温处理的温度为980-1120℃。在此需要说明的是：“每道次变形”指的是：挤压变形为一道次变形、模锻为一道次变形、预模锻为一道次变形、终锻处理为一道次变形；每进行一道次变形处理前，需对坯料进行回炉保温处理。

优选的，在步骤1)中：所述设定时间为1-4h；和/或所述组织均匀化处理后的坯料的晶粒尺寸≤15μm、晶粒度的级差≤2级。

优选的，所述具有挤压变形部分的坯料上的未变形部分的直径为20-40mm；和/或所述榫头为菱形截面。

优选的，在所述步骤4)中：在步骤1)的保温结束后，在5s内将组织均匀化处理后的坯料从保温炉转移至挤杆模具中，进行挤压变形。

优选的，将直径为8-30mm的挤压变形部分预模锻成形出厚度为4-7mm的叶身，然后进一步进行终锻处理，使叶身的厚度为1-3mm；和/或在终锻处理后，将具有叶身和榫头的压气机叶片坯料冷却至室温，进行切边处理。

优选的，在所述步骤2)-步骤4)的任一种步骤中：所述回炉保温处理为1-4h；和/或在回炉保温处理前，需在坯料的表面喷涂抗氧化剂，以在后续变形时起到润滑作用；优选的，所述氧化剂为玻璃抗氧化剂；优选的，喷涂氧化剂的厚度为0.3-0.8mm；和/或每道次变形后，需要检查坯料表面是否有裂纹；若产生裂纹，则需进行打磨处理，以消除裂纹；和/或模具的预热温度为300-500℃，将坯料转移到模具前，需要在模具中喷涂石墨润滑剂；和/或在回炉保温处理后，将坯料从保温炉转移到模具中的时间间隔控制在5s以内；和/或每道次变形后的坯料的微观晶粒尺寸在10μm以内。和/或每次变形的应变速率≥0.1s^-1。

优选的，所述热处理的步骤，包括：将所述压气机叶片坯料加热到1080-1130℃，保温2-6h后，进行淬火处理；然后再加热至600-700℃，保温16-30h后，进行冷却处理；最后再加热至750-800℃，保温10-20h，进行冷却处理；优选的，所述淬火处理选用油淬；优选的，所述冷却处理选用空气冷却。

优选的，所述压气机叶片坯料经热处理后，微观晶粒尺寸在90μm以内。在此需要说明的是：虽然每道次变形后的坯料的微观晶粒尺寸在10μm以内，但最后的热处理会使晶粒尺寸长大。变形过程中晶粒细小热塑性好变形抗力低，容易使叶片成形。

另一方面，本发明实施例提供一种压气机叶片，其中，所述压气机叶片的材质为GH4068合金；优选的，所述压气机叶片的微观组织晶尺寸在90μm以内；优选的，以重量百分数计，GH4068合金包括如下化学元素：Co 20-28wt％、Ta 0-4wt％、Cr 10-17wt％、Ti 3-7wt％、Al 0.2-5wt％、W0.1-3wt％、Mo 0.1-5wt％、Nb 0-3wt％、Mn 0-0.5wt％、V 0-0.4wt％、C0.005-0.1wt％、Zr 0.01-0.1wt％、B 0.001-0.1wt％、余量为Ni和不可避免的杂质；优选的，所述压气机叶片是由上述任一项所述的压气机叶片的制备方法制备而成。另外，该压气机叶片的微观组织均匀，不会因为每部分的变形量不同造成晶粒尺寸的差异。同时，由于叶片坯料晶粒尺寸细小，可以根据叶片工况需求，调控晶粒尺寸。

再一方面，本发明实施例提供一种压气机，其特征在于，所述压气机包括上述的压气机叶片。

与现有技术相比，本发明的一种压气机叶片及其制备方法、压气机至少具有下列有益效果：

本发明提供的一种压气机叶片的制备方法，主要是将GH4068合金坯料制备成高压压气机叶片，由于GH4068合金的合金化程度高，合金中含有的γ′相含量达到45％以上，变形抗力大、热塑性低，利用传统方法无法制备。本发明首先通过热处理使变形前微观组织保持均匀，然后通过控制温度，使GH4068合金具有超塑性，并进行控制变形量及成形步骤(如，将挤杆和榫头的成形分成两步等)，实现GH4068合金材质的高压压气机叶片的成功制备。

具体地，制备压气机叶片用坯料的晶粒尺寸≤15μm，这种细晶组织的GH4068合金在950-1130℃具有超塑性，拉伸塑性延伸率在300％以上。本发明的制备方法首先将坯料在980-1120℃进行保温处理设定时间，使坯料的组织均匀分布，晶粒度级差不超过2级。为了提高材料的利用率、降低飞边面积，减少设备需求吨位，将坯料进行挤杆加工，综合考虑材料的塑性和叶身部位的尺寸形状，将挤杆的变形量定为40-50％，获得直径为Φ8-30mm的挤压杆(即，挤压变形部分)。将挤杆未变形部分(Φ20-40mm)模锻从圆形截面成形为菱形截面的榫头以便后续的榫齿加工。然后将挤压变形部分(Φ8-30mm)进行叶身一次预模锻成形，成形后叶身厚度为4-7mm，预成形后叶片已经产生飞边，利用预成形工序减小叶身成形过程中的变形量，防止叶身开裂，提高成形模具寿命，降低成形过程对设备吨位的依赖性。最后将预成形叶片进一步终锻成叶身厚度为1-3mm的坯料，由于变形量小，合金流动性好，所以成形精度高，后续的机加量少。每步热变形从热处理炉中转移到模具中的时间控制在5s以内。同时，在每步成形后，需检查坯料的表面是否有裂纹，如果有裂纹需要进行打磨，防止裂纹在进一步的变形过程中扩大，导致叶片试件断裂。在室温下对叶片进行切边处理，去除多余的飞边。对叶片坯料进行热处理，根据性能需要调控晶粒尺寸，并且使晶体晶粒中包含大量细小弥散的γ′相强化合金，提高叶片的承温能力。最后进行机械加工，去除叶身和榫齿部分余量，由于本发明中是近净成形，所以材料余量少，加工难度低，材料利用率高，降低叶片成本。

综上，本发明提供一种GH4068合金的高压压气机叶片的制备方法，能够有效地降低合金变形抗力，提高合金的成材率，改善合金的组织性能均匀性，为耐750℃的高承温能力压气机叶片稳定制备提供保障。本发明对叶片制备工装要求简单，可以在现有的耐650℃的GH4169合金叶片生产线上制备耐750℃的GH4068合金叶片，显著降低生产成本，适用于批量生产。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为实施例1制备的压气机叶片的照片。

图2为GH4068合金的初始微观组织照片。

图3为实施例1制备的压气机叶片的微观组织照片。

图4为实施例1制备步骤中的挤杆加工后的坯料照片。

图5为实施例1制备步骤中的榫头成形后的坯料照片。

图6为实施例1制备步骤中的预模锻后的坯料照片。

图7为对比例1制备的压气机叶片的微观组织照片。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

本发明利用难变形高温合金细晶超塑性方法，将细晶组织GH4068合金首先通过热处理使变形前微观组织保持均匀，然后利用高应变速率超塑性分别进行挤杆制坯、榫头成形、预模锻和终端成形，使合金具有优异的热塑性、极低的变形抗力，以及获得变形组织仍然均匀细小，最后进行切边、性能调控处理、车加工和检验。关于上述的“高应变速率”需要说明的是：一般超塑性都是应变速率在0.001s^-1以下，而本发明应变速率≥0.1s^-1，所以称为高应变速率超塑性。

本发明的主要方案如下：

本发明提供一种压气机叶片(高压高压压气机叶片)的制备方法，其中，所述压气机叶片的材质为GH4068合金；其中，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1)：对平均晶粒尺寸为1-15μm的GH4068合金坯料进行组织均匀化处理，得到组织均匀化处理后的坯料；其中，所述组织均匀化处理的温度为980-1120℃、时间为1-4h。

其中，在该步骤中，组织均匀化处理后的坯料的晶粒尺寸≤15μm、晶粒度的级差≤2级。

以重量百分数计，GH4068合金包括如下化学元素：Co 20-28wt％、Ta0-4wt％、Cr10-17wt％、Ti 3-7wt％、Al 0.2-5wt％、W 0.1-3wt％、Mo 0.1-5wt％、Nb 0-3wt％、Mn 0-0.5wt％、V 0-0.4wt％、C 0.005-0.1wt％、Zr 0.01-0.1wt％、B 0.001-0.1wt％、余量为Ni和不可避免的杂质。

步骤2)：将组织均匀化处理后的坯料的一部分进行挤压变形(挤杆加工)，得到具有挤压变形部分的坯料；其中，挤压变形量为40-50％。

步骤3)：将所述具有挤压变形部分的坯料上的未变形部分(Φ20-40mm)模锻成榫头(菱形截面)。

步骤4)：对所述挤压变形部分进行预模锻、终锻处理，成形出设定厚度的叶身，得到具有叶身和榫头的压气机叶片坯料。

在该步骤中：将挤压变形部分(Φ8-30mm)进行叶身预模锻成形，预锻成形后叶身厚度为4-7mm；将叶身终锻成形为1-3mm厚；将终锻后的叶片冷却到室温，然后进行切边。

步骤5)：对所述压气机叶片坯料依次进行热处理、精加工，得到压气机叶片。

在该步骤中：将压气机叶片坯料加热到1080-1130℃，保温2-6h后，进行淬火处理；然后再加热至600-700℃，保温16-30h后，进行冷却处理；最后再加热至750-800℃，保温10-20h，进行冷却处理；优选的，淬火处理选用油淬；优选的，所述冷却处理选用空气冷却。

其中，在所述步骤2)-步骤4)的任一种步骤中：在每道次变形之间，需对坯料进行回炉保温处理，其中，回炉保温处理的温度为980-1120℃。

进一步地，关于上述方案需要说明如下：

制备压气机叶片用坯料为开坯后的材料，晶粒尺寸≤15μm，这种细晶组织的GH4068合金在950-1130℃具有超塑性，拉伸塑性延伸率在300％以上。本发明的制备方法首先将坯料在980-1120℃进行保温处理1-4h，使坯料的组织均匀分布，晶粒度级差不超过2级。

为了提高材料的利用率、降低飞边面积，减少设备需求吨位，将坯料进行挤杆加工，综合考虑材料的塑性和叶身部位的尺寸形状，将挤杆的变形量定为40-50％，获得直径为Φ8-30mm的挤压杆(即，挤压变形部分)。将挤杆未变形部分(Φ20-40mm)模锻从圆形截面成形为菱形截面的榫头以便后续的榫齿加工。然后将挤压变形部分(Φ8-30mm)进行叶身一次预模锻成形，成形后叶身厚度为4-7mm，预成形后叶片已经产生飞边，利用预成形工序减小叶身成形过程中的变形量，防止叶身开裂，提高成形模具寿命，降低成形过程对设备吨位的依赖性。最后将预成形叶片进一步终锻成叶身厚度为1-3mm的坯料，由于变形量小，合金流动性好，所以成形精度高，后续的机加量少。每步热变形从热处理炉中转移到模具中的时间控制在5s以内。同时，在每步成形后，需检查坯料的表面是否有裂纹，如果有裂纹需要进行打磨，防止裂纹在进一步的变形过程中扩大，导致叶片试件断裂。在室温下对叶片进行切边处理，去除多余的飞边，如图1所示。对叶片坯料进行固溶时效处理，根据性能需要调控晶粒尺寸，并且使晶体晶粒中包含大量细小弥散的γ′相强化合金，提高叶片的承温能力。最后进行机械加工，去除叶身和榫齿部分余量，由于本发明中是近净成形，所以材料余量少，加工难度低，材料利用率高，降低叶片成本。

现有技术一般都是采用GH4169合金制备高压压气机叶片，该合金与GH4068合金的承温能力相差100℃左右，其加工性能也具有明显的差异。GH4169合金热塑性优异，可以在1000℃以下具有超塑性，塑性延伸率可达1000％以上，同时合金化程度低，变形抗力小，叶身成形可以一火次成形出厚度为2-3mm的叶片。但是，GH4068合金由于含有45％以上的γ′相，合金化程度高，采用常规GH4169合金高压压气机叶片的成形工艺方法无法直接成形出GH4068合金叶片。本发明利用GH4068合金的超塑性，成形出耐750℃的高压压气机叶片，叶身壁厚小，材料利用率高，成材率高，有利于提升航空发动机的推重比，以及飞行器的机动性。

下面通过具体实施例进一步对本发明说明如下：

本发明的实施例，将平均晶粒尺寸在1-15μm的GH4068合金坯料在980-1120℃的温度下进行保温处理1-4h；然后5s内转移到挤杆模具中，将坯料进行挤压变形，变形量为40-50％；将挤杆变形后的坯料在980-1120℃进行回炉保温处理1-4h，然后5s内转移到榫头成形模具中，进行榫头成形，将挤杆未变形部分(Φ20-40mm)模锻成形为菱形截面榫头；将坯料在980-1120℃进行回炉保温处理1-4h，然后5s内转移到叶片预锻成形模具中，将挤杆变形获得的小直径部分(Φ8-30mm)进行叶身预模锻成形，预锻成形后叶身厚度为4-7mm；将坯料在980-1120℃进行回炉保温处理1-4h，然后5s内转移到叶片终锻成形模具中，将叶身终锻成形为1-3mm厚；将终锻后的叶片冷却到室温，然后进行切边，切边后的叶片坯料如图1所示；切边后将叶片加热到1080-1130℃并保温2-6h后进行油淬，然后加热至600-700℃，保温16-30h后，空冷；最后加热至750-800℃，并保温10-20h后，空冷；最后将叶片坯料进行机械加工，获得叶片成品。采用莱卡DM4M金相显微镜对叶片制备前和成形后的微观组织进行观察。

实施例1

本发明一种压气机叶片的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)：将平均晶粒尺寸在5μm的GH4068合金坯料在980℃的温度下，进行保温处理4h，得到组织均匀化处理后的坯料。

步骤2)：在步骤1)的保温处理后，将组织均匀化处理后的坯料在5s内转移到挤杆模具中(模具的预热温度为300-500℃)，将组织均匀化处理后的坯料的一部分(直径40mm)进行挤压变形，变形量为43.75％，如图4所示，挤压成直径为30mm挤压变形部分3。

步骤3)：将挤杆变形后的坯料在980℃进行回炉保温处理4h，然后5s内转移到榫头成形模具中(模具的预热温度为300-500℃)，进行榫头成形。将图4所示挤杆的未变形部分4(直径40mm)模锻成形为菱形截面，得到如图5所示的榫头5。

步骤4)：将坯料在980℃进行回炉保温处理4h，然后5s内转移到叶片预锻成形模具中(模具的预热温度为300-500℃)，将挤杆变形获得挤压变形部分(Φ30mm)进行叶身预模锻成形，预锻成形后叶身厚度为7mm，如图6所示所述的叶身6。将坯料在980℃进行回炉保温处理4h，然后5s内转移到叶片终锻成形模具中(模具的预热温度为300-500℃)，将叶身终锻成形为3mm厚，得到包括叶身1和榫头2的具有叶身和榫头的压气机叶片坯料。将压气机叶片坯料冷却到室温，然后进行切边，切边后的叶片坯料如图1所示。

另外，在上述步骤中(挤杆变形、模锻成形，预模锻成形、终锻成形)的应变速率≥0.1s^-1。

步骤5)：将压气机叶片坯料加热到1080℃，保温6h后进行油淬，然后加热至600℃，保温30h后进行空冷，最后加热至800℃保温10h后空冷，得到热处理后的压气机叶片坯料。

步骤6)：精加工：将热处理后的压气机叶片坯料进行机械加工，获得压气机叶片成品。

本实施例中GH4068合金坯料的初始组织如图2所示，平均晶粒尺寸为5μm左右。最终得到的压气机叶片成品的微观组织如图3所示，平均晶粒尺寸为8μm左右。

实施例2

本发明一种压气机叶片的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)：将平均晶粒尺寸在5μm的GH4068合金坯料在1000℃的温度下，进行保温处理2h，得到组织均匀化处理后的坯料。

步骤2)：在步骤1)的保温处理后，在5s内将坯料转移到挤杆模具中(模具的预热温度为300-500℃)，将组织均匀化处理后的坯料的一部分(直径30mm)进行挤压变形，变形量为46％，挤压成直径为22mm挤压变形部分。

步骤3)：将挤杆变形后的坯料在1000℃进行回炉保温处理2h，然后5s内转移到榫头成形模具中(模具的预热温度为300-500℃)，进行榫头成形。将挤杆的未变形部分(直径30mm)模锻成形为菱形截面。

步骤4)：将坯料在1000℃进行回炉保温处理2h，然后5s内转移到叶片预锻成形模具中(模具的预热温度为300-500℃)，将挤杆变形获得挤压变形部分(Φ22mm)进行叶身预模锻成形，预锻成形后叶身厚度为5mm。将坯料在1000℃进行回炉保温处理2h，然后5s内转移到叶片终锻成形模具中(模具的预热温度为300-500℃)，将叶身终锻成形为2mm厚，得到包括叶身和榫头的具有叶身和榫头的压气机叶片坯料。将压气机叶片坯料冷却到室温，然后进行切边。

另外，在上述步骤中(挤杆变形、模锻成形，预模锻成形、终锻成形)的应变速率≥0.1s^-1。

步骤5)：将压气机叶片坯料加热到1100℃，保温4h后进行油淬，然后加热至650℃，保温24h后进行空冷，最后加热至780℃保温15h后空冷，得到热处理后的压气机叶片坯料。

步骤6)：精加工：将热处理后的压气机叶片坯料进行机械加工，获得压气机叶片成品。

本实施例中GH4068合金坯料的初始组织的平均晶粒尺寸为5μm左右，最终得到的压气机叶片成品的微观组织的平均晶粒尺寸为12μm左右。

实施例3

本发明一种压气机叶片的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)：将平均晶粒尺寸在5μm的GH4068合金坯料在1120℃的温度下，进行保温处理1h，得到组织均匀化处理后的坯料。

步骤2)：在步骤1)的保温处理后，在5s内将坯料转移到挤杆模具中(模具的预热温度为300-500℃)，将组织均匀化处理后的坯料的一部分(直径20mm)进行挤压变形，变形量为43.75％，挤压成直径为15mm挤压变形部分。

步骤3)：将挤杆变形后的坯料在1120℃进行回炉保温处理1h，然后5s内转移到榫头成形模具中(模具的预热温度为300-500℃)，进行榫头成形。将挤杆的未变形部分(直径20mm)模锻成形为菱形截面。

步骤4)：将坯料在1120℃进行回炉保温处理1h，然后5s内转移到叶片预锻成形模具中(模具的预热温度为300-500℃)，将挤杆变形获得挤压变形部分(Φ15mm)进行叶身预模锻成形，预锻成形后叶身厚度为4mm。将坯料在1120℃进行回炉保温处理1h，然后5s内转移到叶片终锻成形模具中(模具的预热温度为300-500℃)，将叶身终锻成形为1mm厚，得到包括叶身和榫头的具有叶身和榫头的压气机叶片坯料。将压气机叶片坯料冷却到室温，然后进行切边。

另外，在上述步骤中(挤杆变形、模锻成形，预模锻成形、终锻成形)的应变速率≥0.1s^-1。

步骤5)：将压气机叶片坯料加热到1130℃，保温2h后进行油淬，然后加热至700℃，保温16h后进行空冷，最后加热至750℃保温16h后空冷，得到热处理后的压气机叶片坯料。

步骤6)：精加工：将热处理后的压气机叶片坯料进行机械加工，获得压气机叶片成品。

本实施例中GH4068合金坯料的初始组织的平均晶粒尺寸为5μm左右，最终得到的压气机叶片成品的微观组织的平均晶粒尺寸为15μm左右。

对比例1

对比例1制备一种压气机叶片的制备方法，主要包括如下步骤：

步骤1)：将平均晶粒尺寸在10μm的GH4169合金坯料在950℃进行保温处理2h，得到组织均匀化处理后的坯料。

步骤2)将组织均匀化处理后的坯料进行挤杆和榫头一次成形，一端从原来直径40mm挤压成直径20mm，另一端成形为菱形截面。

步骤3)预锻成形：将叶身部分从Φ20mm预模锻成形为4mm的厚度。

步骤4)终锻成形：将叶身终锻成形为2mm厚。

步骤5)叶片切边：将终锻后的叶片冷却到室温，然后进行切边。

步骤6)热处理性能调控：将叶片加热到980℃，并保温1h后进行油淬，然后加热至720℃，并保温8h后炉冷，最后加热至620℃，并保温8h后，进行空冷。

步骤7)，精加工：将叶片坯料进行机械加工，获得叶片成品。

本实施例中坯料初始组织的平均晶粒尺寸为5μm左右；最终成品微观组织的平均晶粒尺寸为45μm左右。

表1为实施例1-3、对比例1所制备的压气机叶片的组织性能数据

表1

从上述实施例、对比例可以看出：(1)本发明实施例成功制备出GH4068合金的压气机叶片(现有技术还未成功制备出)；(2)本实施例制备出的GH4068合金的压气机叶片的性能远远优异于对比例1。

综上，本发明提供一种GH4068合金的压气机叶片的制备方法，能够有效地降低合金变形抗力，提高合金的成材率，改善合金的组织性能均匀性，为耐750℃的高承温能力压气机叶片稳定制备提供保障。本发明对压气机叶片制备工装要求简单，可以在现有的耐650℃的GH4169合金叶片生产线上制备耐750℃的GH4068合金叶片，显著降低生产成本，适用于批量生产。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种压气机叶片的制备方法，其特征在于，所述压气机叶片的材质为GH4068合金；其中，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1)：使平均晶粒尺寸为1-15μm的GH4068合金坯料在980-1120℃的温度下保温设定时间，以进行组织均匀化处理，得到组织均匀化处理后的坯料；

步骤2)：保温结束后，直接将组织均匀化处理后的坯料的一部分进行挤压变形，得到具有挤压变形部分的坯料；其中，挤压变形量为40-50％；

步骤3)：将所述具有挤压变形部分的坯料上的未变形部分，模锻成榫头；

步骤4)：对所述挤压变形部分进行预模锻、终锻处理，成形出设定厚度的叶身，得到具有叶身和榫头的压气机叶片坯料；

步骤5)：对所述压气机叶片坯料依次进行热处理、精加工，得到压气机叶片；

其中，在所述步骤2)-步骤4)的任一种步骤中：在每道次变形之间，需对坯料进行回炉保温处理，其中，回炉保温处理的温度为980-1120℃。

2.根据权利要求1所述的压气机叶片的制备方法，其特征在于，在步骤1)中：

所述设定时间为1-4h；和/或

所述组织均匀化处理后的坯料的晶粒尺寸≤15μm、晶粒度的级差≤2级。

3.根据权利要求1或2所述的压气机叶片的制备方法，其特征在于，所述具有挤压变形部分的坯料上的未变形部分的直径为20-40mm；和/或

所述榫头为菱形截面。

4.根据权利要求1-3任一项所述的压气机叶片的制备方法，其特征在于，在所述步骤4)中：在步骤1)的保温结束后，在5s内将组织均匀化处理后的坯料从保温炉转移至挤杆模具中，进行挤压变形。

5.根据权利要求1-4任一项所述的压气机叶片的制备方法，其特征在于，

将直径为8-30mm的挤压变形部分预模锻成形出厚度为4-7mm的叶身，然后进一步进行终锻处理，使叶身的厚度为1-3mm；和/或

在终锻处理后，将具有叶身和榫头的压气机叶片坯料冷却至室温，进行切边处理。

6.根据权利要求1-5任一项所述的压气机叶片的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)-步骤4)的任一种步骤中：

所述回炉保温处理为1-4h；和/或

在回炉保温处理前，需在坯料的表面喷涂抗氧化剂，以在后续变形时起到润滑作用；优选的，所述氧化剂为玻璃抗氧化剂；优选的，喷涂氧化剂的厚度为0.3-0.8mm；和/或

每道次变形后，需要检查坯料表面是否有裂纹；若产生裂纹，则需进行打磨处理，以消除裂纹；和/或

模具的预热温度为300-500℃，将坯料转移到模具前，需要在模具中喷涂石墨润滑剂；和/或

在回炉保温处理后，将坯料从保温炉转移到模具中的时间间隔控制在5s以内；和/或

每道次变形后的坯料的微观晶粒尺寸在10μm以内；和/或

每次变形的应变速率≥0.1s^-1。

7.根据权利要求1-6任一项所述的压气机叶片的制备方法，其特征在于，所述热处理的步骤，包括：

将所述压气机叶片坯料加热到1080-1130℃，保温2-6h后，进行淬火处理；然后再加热至600-700℃，保温16-30h后，进行冷却处理；最后再加热至750-800℃，保温10-20h，进行冷却处理；

优选的，所述淬火处理选用油淬；

优选的，所述冷却处理选用空气冷却。

8.根据权利要求1-7任一项所述的压气机叶片的制备方法，其特征在于，所述压气机叶片坯料经热处理后，微观晶粒尺寸在90μm以内。

9.一种压气机叶片，其特征在于，所述压气机叶片的材质为GH4068合金；

优选的，所述压气机叶片的微观组织晶尺寸在90μm以内；

优选的，以重量百分数计，GH4068合金包括如下化学元素：Co20-28wt％、Ta 0-4wt％、Cr 10-17wt％、Ti 3-7wt％、Al 0.2-5wt％、W 0.1-3wt％、Mo 0.1-5wt％、Nb 0-3wt％、Mn0-0.5wt％、V 0-0.4wt％、C 0.005-0.1wt％、Zr 0.01-0.1wt％、B 0.001-0.1wt％、余量为Ni和不可避免的杂质；

优选的，所述压气机叶片是由权利要求1-8任一项所述的压气机叶片的制备方法制备而成。

10.一种压气机，其特征在于，所述压气机包括权利要求9所述的压气机叶片。