GH3600合金是一種適用于1100℃以下承受低載荷的抗氧化鎳基高溫合金，而航天用GH3600合金管材主要用于運載火箭上面級動力裝置的氫氧火箭發(fā)動機。目前，美國正在規(guī)劃以氫氧火箭發(fā)動機為基礎(chǔ)的軌道轉(zhuǎn)移飛行器及單級入軌的航天飛機，為登月研制的土星火箭，其二、三級采用J-2氫氧發(fā)動機，法國等西歐國家研制的阿里安火箭以及日本正在研制的運載火箭上面級均采用氫氧發(fā)動機作為其主動力裝置。GH3600合金無縫管作為我國新一代氫氧發(fā)動機的主要配套產(chǎn)品和關(guān)鍵攻關(guān)項目，對提高我國航天發(fā)展的綜合實力起到重要的促進作用。
目前國內(nèi)鎳基管材的開坯主要采用鍛造+鉆孔或斜軋穿孔工藝。其中鍛造+鉆孔工藝由于鍛造比的限制，管坯晶粒度相對不均勻，加之鉆孔工序?qū)υ系睦速M比較大，所以一般只適用于壁較厚、長度短并且難于熱加工材料管坯的制備。而斜軋穿孔工藝雖然具有效率高、成品率高的優(yōu)點，但是由于其自身的結(jié)構(gòu)限制，不論是兩輥、三輥斜軋穿孔開坯，材料的受力方式都不是三向壓應(yīng)力，從而使管坯的橫截面上產(chǎn)生環(huán)狀微裂紋而影響后續(xù)加工的可能性。因此，航天用GH3600合金管材選用擠壓的開坯方式，避免了上述情況的產(chǎn)生。管材擠壓開坯的關(guān)鍵點在于擠壓比、擠壓溫度的匹配，高擠壓比有利于獲得更加均勻的組織但同時會增加擠壓力，而高擠壓溫度在降低擠壓力的同時降低了產(chǎn)品表面的質(zhì)量和尺寸精度。同時高溫合金擠壓中的包套及潤滑方式同樣起到了至關(guān)重要的作用。
擠壓開坯的設(shè)備選用2.5MN臥式擠壓機，擠壓坯料規(guī)格為Φ外125mm×Φ內(nèi)37mm×長度L，外表面采用銅包套潤滑，擠壓力在1.6～1.8MN，擠壓參數(shù)：加熱溫度960～980℃，保溫時間90～120min，模具預(yù)熱溫度500～600℃，擠壓速度80～100mm.s-1，擠壓比10.1。
成品冷軋采用了兩種不同的加工率分配方法，針對從Φ15mm×1.75mm軋至Φ5.8mm×0.4mm成品的不同冷軋工藝，對比了不同的冷軋工藝對成品力學(xué)性能的影響。工藝1的退火間道次加工率分配在68.9%～70%的范圍內(nèi)，工藝2的退火間道次加工率分配在51.5%～56.9%之間。試驗結(jié)果如下：
?。?）GH3600合金管采用擠壓開坯可明顯細化組織，提高組織均勻性。
（2）成品冷加工率控制在51%～57%的范圍內(nèi)，不但可以獲得良好的成品組織，同時提高了室溫伸長率和高溫屈服強度，獲得了更好的成品性能。室溫伸長率為39.8%，900℃下Rm為124MPa，Rp0.2為82MPa。