本發明屬于先進制造，特別涉及一種耐高溫高導熱殼體結構的成形方法。

背景技術：

1、飛行器發動機或火箭推力室內壁材料需要在高溫下長時間服役，材料內外兩側分別是高溫燃氣環境和低溫冷卻環境，燃燒室內部達到1000℃以上，但是gh4099的長時工作溫度僅為900℃，且gh4099由于合金成分決定熱導率低，若無法將熱量導出，則會引起材料過熱、過燒，引起材料塑性、沖擊韌性、疲勞及耐高溫燃氣腐蝕性能降低，從而導致部件失效。gh4099是高溫下性能優異的代表，cucrzr合金是銅合金中熱導率優異的代表，gh4099/cucrzr雙材料雙層結構無疑為該類構件提供了全新的思路。

2、gh4099鎳基高溫合金性能優異，采用高溫模鍛的方式成形溫度需要達到1000℃左右，存在模具和工作臺面的變形、快速磨損及氧化腐蝕等問題；若采用板材機加的方式，對于gh4099合金這種具備高力學性能的昂貴金屬材料，刀具損耗嚴重，機加難度大、周期長，且材料利用率低，大大增加了制造成本。且和銅合金屬于不同體系的兩種材料，兩種材料構件的制備同樣給制造工藝帶困難，本發明創新性提出gh4099/cucrzr雙材料雙層結構以及采用增材復工藝的復合實現構件的制備和成形。

技術實現思路

1、為了克服現有技術中的不足，本發明人進行了銳意研究，提供了一種耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，解決了現有傳統技術無法實現徑向異質結構的大面積連接難題，同時解決了昂貴材料制造成本高和周期長的問題。

2、本發明提供的技術方案如下：

3、一種耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，所述耐高溫高導熱殼體結構為gh4099/cucrzr雙材料雙層結構件，內層為cucrzr合金，外層為gh4099材料；成形方法包括：若內層層厚中部區域帶流道或為不規則復雜結構，則采用激光選區熔化成形方法；若內層為形狀規則簡單的結構，采用電弧增材制造或激光直接沉積成形方法；成形完成后，在內層外壁面上待成型外層的部位進行機械加工，至滿足后續成形對表面的要求；外層采用工藝參數漸變的電弧增材制造或激光直接沉積成形。

4、根據本發明提供的一種耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，具有以下有益效果：

5、(1)本發明提供的一種耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，所述耐高溫高導熱殼體結構為gh4099/cucrzr雙材料雙層結構件，內層為gh4099合金，外層為cucrzr材料，內層具有耐溫高強，外層具有高導熱和高強度等特性，克服了gh4099高溫強度優異但熱導率低和雙材料雙層結構加工制造問題；

6、(2)本發明提供的一種耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，根據內層結構的特點按需先采用電弧增材制造/激光直接沉積增材/激光選區熔化增材等技術完成內層gh4099材料部分的成形；其次，完成外層有cucrzr部位的機械加工，滿足后續成形對表面的要求；最后，利用電弧增材制造/激光直接沉積完成外側gh4099材料部分的成形，完成整體成形后，結合兩種材料的理化特性，制定合適的熱處理制度實現性能的最佳匹配；根據實際產品特點和結構，選擇合適的成形方法將解決了徑向異質材料多層結構構件的加工制造難題。

技術特征：

1.一種耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，其特征在于，所述耐高溫高導熱殼體結構為gh4099/cucrzr雙材料雙層結構件，內層為gh4099合金，外層為cucrzr材料；成形方法包括：若內層層厚中部區域帶流道或為不規則復雜結構，則采用激光選區熔化成形方法；若內層為形狀規則簡單的結構，采用電弧增材制造或激光直接沉積成形方法；成形完成后，在內層外壁面上待成型外層的部位進行機械加工，至滿足后續成形對表面的要求；外層采用工藝參數漸變的電弧增材制造或激光直接沉積成形。

2.根據權利要求1所述的耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，其特征在于，所述cucrzr合金包括如下質量百分含量的組分：cr?0.2％～0.8％，zr?0.3％～0.6％，余量為cu。

3.根據權利要求1所述的耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，其特征在于，所述成形方法，具體包括如下步驟：

4.根據權利要求3所述的耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，其特征在于，采用電弧增材制造方法成形內層時，焊絲直徑為0.8～1.6mm如1.2mm，保護氣體為90％ar+8％he+2％co2，電流180～220a，送絲速度8～12m/min，焊接速度5～7mm/s。

5.根據權利要求3所述的耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，其特征在于，采用激光直接沉積成形方法成形內層時，粉末中值粒徑為53～200μm，保護氣體為氬氣，激光功率700～900w，掃描速度8～12mm/s，送粉量6～10g/min。

6.根據權利要求3所述的耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，其特征在于，采用激光選區熔化成形方法成形內層時，激光功率360～380w、掃描間距70～120μm、掃描速度400～450mm/s。

7.根據權利要求3所述的耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，其特征在于，若外層采用激光直接沉積成形方法，所述內層外壁面加工后的表面精度小于外層激光直接沉積成形使用的粉末粒度。

8.根據權利要求3所述的耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，其特征在于，激光直接沉積成形方法成形外層時，隨著激光直接沉積高度的增加，在6mm沉積高度內，粉末中值粒徑由200μm逐漸減小至150μm，激光功率由5000w逐漸減小至4000w，掃描速度5～7mm/s，送粉速率4～6g/min；超過6mm沉積高度，激光直接沉積成形方法的參數保持不變。

9.根據權利要求3所述的耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，其特征在于，電弧增材成形方法成形外層時，隨著激光直接沉積高度的增加，在6mm沉積高度內，保護氣體為90％ar+8％he+2％co2，電流從200a降低至160a，送絲速度4～6m/min，掃描速度5～7mm/s。

10.根據權利要求3所述的耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，其特征在于，雙層結構固溶時效熱處理時，固溶制度(1000～1150)℃/(1～2)h，時效制度為(400～500)℃/(1～2)h。

技術總結
本發明提供了一種耐高溫高導熱殼體結構的成形方法，所述耐高溫高導熱殼體結構為GH4099/CuCrZr雙材料雙層結構件，內層為GH4099合金，外層為CuCrZr材料；成形方法包括：若內層層厚中部區域帶流道或為不規則復雜結構，則采用激光選區熔化成形方法；若內層為形狀規則簡單的結構，采用電弧增材制造或激光直接沉積成形方法；成形完成后，在內層外壁面上待成型外層的部位進行機械加工，至滿足后續成形對表面的要求；外層采用工藝參數漸變的電弧增材制造或激光直接沉積成形。

技術研發人員：王志敏,何智,韓維群,蘇江舟,楊鋮,趙文正,李鵬,劉海龍,步賢政
受保護的技術使用者：北京航星機器制造有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28