GH1131合金航空发动机部件制造

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1. 概述

GH1131是一种的铁基高温合金，采用钨、钼、铌、氮等元素进行复合固溶强化，镍的含量约为28%。尽管含镍量相对较高，但其热强性能却与GH3044合金相当。该合金具有的热加工塑性、焊接性能以及冷成形工艺性能。其主要产品包括冷轧薄板、热轧中板、棒材、扁钢和丝材等。GH1131合金适用于制造在短时间内工作温度为700～1000°C的火箭发动机以及在长期工作温度为700～750°C的航空发动机的高温部件。

1.1 材料牌号

GH1131（也称为GH131、TT-11）是该合金的材料牌号。

1.2 相似牌号

相似的合金包括X21H28B5M3EAP、911126以及俄罗斯的BK100等。

1.3 材料的技术标准

该合金的生产和使用遵循以下技术标准：

GB/T 14992—1994 《高温合号》

GB/T 14995—1994 《高温合金热轧钢板》

GJB 1952—1994 《航空用高温合金冷轧薄板规范》

GJB 2612—1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》

YB/T 5245~1993 《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》

1.4 化学成分

合金的化学成分如表所示：

（注：B按计算量加入，不进行分析。）

1.5 热处理制度

热轧板和冷轧薄板的热处理温度为1130～1170℃，然后进行空冷；棒材的热处理温度为1160℃±10℃，然后进行空冷。

1.6 品种规格与供应状态

该合金的主要品种及其供应状态如下：

冷轧薄板：厚度为0.5～4.0mm，经固溶处理、酸洗、矫正和切边后供应；

热轧板：厚度为8～14mm，经固溶处理、酸洗、矫正和切边后供应；

棒材：直径为20～300mm，不经热处理供应；

焊丝：直径为0.3～10.0mm，供应状态有冷拉状态、经热处理和酸洗状态，或半硬状态。

1.7 熔炼与铸造工艺

采用非真空感应炉进行熔炼，然后进行电渣重熔，或者采用电弧炉熔炼后进行电渣重熔工艺。

1.8 应用概况与特殊要求

该合金主要用于制造火箭发动机的高温部件。在航空发动机领域，已经制造出可调节喷口壳体和调节片等零部件，并已投入生产。与类似用途的镍基合金相比，该合金在高温下的抗氧化性和组织稳定性较差，在700～900℃的长期使用后，室温下的塑性会降低，形状塑性也会变差。

2. 物理及化学性能

合金的密度为8.33g/cm³，并且具有无磁性的电性能和磁性能。

3. 工艺性能与要求

3.1 成形性能

在生产过程中，钢锭需要在1120°C±20°C的温度下进行锻造加热，开锻温度应大于980℃，终锻温度不低于900℃，一次加热的变形程度为40%。板坯轧制的加热温度为1150℃±20℃，开轧温度应大于1050℃，终轧温度不低于900℃，后一道压下率不少于10%。对于薄板的热轧，粗轧加热温度为1160℃±10℃，精轧加热温度为1060℃±10℃，开轧温度应大于1000℃，终轧温度不低于800℃，对热轧的次数和道次没有特定限制。中间淬火温度为1150℃±10℃。冷轧的压下率为20%～30%，平整量为1%～3%。

3.2 焊接性能

合金具有良好的焊接性能，可以采用点焊、缝焊和氩弧焊等方法进行连接，从中获得满意的接头强度。该合金可以与GH3030、GH3039、GH3044和GH1140等合金进行焊接，接头性能良好。

3.3 零件热处理工艺

板材零件的终热处理温度为1150℃士10℃，或者在1080～1120℃范围内进行，中间热处理温度为1000℃士10℃。热处理后需要在惰性气体或空气中冷却。

3.4 表面处理工艺

合金薄板在软化热处理和成品热处理后，需要经过碱洗和酸洗以去除氧化皮，对于经成品热处理的薄板，还需要进行白化处理。相关制度见表。零件表面的氧化皮可以通过在HF-HNO₂-H₂SO₄水溶液中进行酸洗，或者使用吹砂法进行清除。