近期,鋼研高納在高溫模具關鍵材料與制造技術領域取得重要進展,成功實現大規格高溫模具工程化制備,在高溫合金等溫鍛造關鍵基礎工裝領域實現新的突破。
一、聚焦關鍵需求 推進材料自主研發
等溫鍛造是高溫合金渦輪盤件近凈成形的主要方式之一,以粉末高溫合金為代表的盤鍛件鍛造溫度高達1000℃以上,等溫鍛模具材料成為該技術的重要支撐。等溫鍛模具需在近1100℃的大氣環境下服役,對所用材料的高溫強韌性、抗氧化性、高溫穩定性要求極高。
鋼研高納真空連鑄事業部根據先進發動機型號應用需求,自主開發出了Ni3Al基專利合金MX246A,合金兼具低比重(7.83g/cm3),1100℃時的抗氧化性能達到完全抗氧化級,優異的高溫強度等優勢,是我國服役溫度最高的等軸鑄造高溫合金材料,已被列為我國主干高溫合金,并在我國多種先進航空發動機尾噴管熱端部件上得到了廣泛應用。“十四五”期間,基于合金優異的高溫綜合性能,鋼研高納著力開拓其在等溫鍛造模具的應用。

二、突破關鍵工藝 實現大規格模具工程化制備
等溫鍛造模具多為厚大截面大尺寸部件,高致密和高潔凈的鑄造技術也是保證模具優異服役性能和長壽命服役的必要條件。
在關鍵工藝方面,鋼研高納持續推進MX246A合金在等溫鍛造模具領域的工程化應用。針對模具服役環境苛刻、質量要求高的特點,團隊依托特有的真空連鑄集成凈化裝備,采用底鑄高潔凈出鋼工藝,使充型區有效避開熔池頂部夾雜物,實現鑄件高潔凈充型。同時,圍繞不同結構模具,系統構建模塊化澆注系統設計體系,形成最優鑄造工藝方案,實現MX246A合金模具的高致密穩定批量制備。目前,公司已成功制造多套大規格等溫鍛模具,最大單件毛坯重量達1.8噸、直徑超過1米。
鋼研高納制備的MX246A合金等溫鍛模具
三、服役表現優異 支撐高端盤鍛件穩定生產
在工程應用方面,MX246A合金模具已支撐二代粉末高溫合金FGH4096、四代粉末高溫合金FGH4108、IN100粉末高溫合金及Ti?AlNb合金盤鍛件的批量制備,最高服役溫度達1070℃,累計鍛造超200余件。在Ti?AlNb合金鍛造中,采用MX246A合金模具的等溫模鍛工藝,使模具原材料投入降低30%,在保持同等質量水平的同時顯著降低制造成本,為該類難變形合金的工程化應用提供了有力支撐。
應用結果表明,該模具在高溫等溫鍛造工況下組織穩定、性能一致性好,能夠長期承受反復加載與熱循環作用,未出現異常變形、剝落及早期開裂等失效現象,使用可靠性表現突出,有效保障了等溫鍛造工藝的穩定運行。
與傳統1000℃以上等溫鍛造模具材料相比,MX246A合金具有密度更低、稀貴元素用量少、高溫組織穩定性更好等優勢,綜合成本更優、服役可靠性更高。鋼研高納現已形成覆蓋高純熔煉、高潔凈高致密鑄造的大規格等溫鍛造模具成套制備技術體系。在有力支撐公司高性能盤鍛件批量制造的同時,具備面向行業提供工程化模具產品的能力,可為國內鍛造企業提供高質量等溫鍛造模具解決方案,助力我國高溫合金盤鍛件實現高質量規模化發展。