航天用GH3600管成形工艺研究

GH3600合金是一种适用于1100℃以下承受低载荷的抗氧化镍基高温合金，而航天用GH3600合金管材主要用于运载火箭上面级动力装置的氢氧火箭发动机。目前,美国正在规划以氢氧火箭发动机为基础的轨道转移飞行器及单级入轨的航天飞机，为登月研制的土星火箭,其二、三级采用J-2氢氧发动机，法国等西欧国家研制的阿里安火箭以及日本正在研制的运载火箭上面级均采用氢氧发动机作为其主动力装置。GH3600合金无缝管作为我国新一代氢氧发动机的主要配套产品和关键攻关项目,对提高我国航天发展的综合实力起到重要的促进作用。目前国内镍基管材的开坯主要采用锻造＋钻孔或斜轧穿孔工艺。本文工艺采用挤压工艺开坯,并研究了不同的冷轧加工率及成品退火制度对成品性能的影响,获得了航天用GH3600管材生产工艺。

原料为某公司的固溶态锻坯，表面的锻造氧化皮已经打磨去除,具体物理状态见表1。原料的化学成分见表2。

挤压开坯的设备选用2.5MN 卧式挤压机,挤压坯料规格为中y125 mmxb w 37mm×长度L，外表面采用铜包套润滑,挤压力在1.6～1.8MN,挤压参数见表3。

(1)通过调整复杂断面合金模具的分流孔结构，包括分流孔面积、分流孔间距以及宽展角度,提高了各分流面的流速均匀性,以及各焊合面的焊合情况，从而改善了挤压型材的质量,消除了由流速不均匀而引起的扭曲缺陷。(2)通过仿真表明,模具结构优化后,提高了型材断面温度均匀性,且壁厚较大位置的表面温度比其他位置低15～20℃,有利于平衡断面上的合金流速。