一种TA15钛合金产品的渗氧方法技术

本发明专利技术公开了一种TA15钛合金产品的渗氧方法。本发明专利技术采用氧化渗氧工艺+分解渗氧工艺，氧化渗氧工艺参数：低于100℃入炉，加热升温至870℃，保温540min，空冷；分解渗氧工艺参数：600～800℃入炉，保温温度800～900℃，保温960min，空冷；以保证产品渗氧面要求α处理层深至少0.035mm、硬度≥500HV0.3。本发明专利技术成功解决了TA15钛合金产品因常规渗氧导致产品α处理层深和硬度不达标的技术难题，可应用于钛合金领域的渗氧方法上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种TA15钛合金产品的渗氧方法。属于航空发动机TA15钛合金产品渗氧工艺

技术介绍
钛及钛合金所具有的优良综合性能，在航天航空等军事工业和汽车等民用工业部门获得了广泛应用。为提高产品的耐磨性，我国某型号航空发动机用TA15衬套与球头产品要求在其磨损表面进行α处理，α处理层深度不小于0.035mm、硬度≥500HV0.3。所述α处理层实际上就是钛合金的渗氧处理。但在产品试制过程中，采用常规α处理后渗氧层表面硬度太高且α处理层深有限，表面氧化层也不能通过表面处理去除，最终导致产品α处理层深和硬度不能满足技术指标。因此，常规的渗氧方法不能保证TA15钛合金产品对α处理层深和硬度的要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种TA15钛合金产品的渗氧方法。以解决某型号航空发动机用TA15衬套与球头产品达不到α处理层深度至少0.035mm、硬度≥500HV0.3要求的技术难题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种TA15钛合金产品的渗氧方法，采用氧化渗氧工艺+分解渗氧工艺，氧化渗氧工艺参数：低于100℃入炉，加热升温至870℃，保温540min，空冷；分解渗氧工艺参数：600～800℃入炉，保温温度800～900℃，保温960min，空冷；以保证产品渗氧面要求α处理层深至少0.035mm、硬度≥500HV0.3。前述渗氧方法中，所述分解渗氧工艺参数：600～800℃入炉，加热升温至850℃，保温960min，空冷。前述渗氧方法中，分解渗氧采用隔绝空气加热法；具体是在零件四周用石英砂将零件与空气隔绝，或在零件四周用金属铁屑将零件与空气隔绝，或在零件四周用石棉板将零件与空气隔绝，或采用真空加热将零件与空气隔绝加热。与现有技术相比，本专利技术采用氧化渗氧工艺+分解渗氧工艺的方法，通过在空气介质中进行氧化渗氧，发生Ti+O2?TiO2，生成一种极薄、致密和稳定的氧化膜，即二氧化钛，它具有保护作用，阻止氧向金属内部分解而不进一步氧化。为了获得渗氧面要求α处理层深至少0.035mm、硬度≥500HV0.3的TA15产品，就需要让生成的TiO2分解出氧原子向内进行分解，形成固溶体引起晶格畸变从而产生强化效果。采用分解渗氧处理就是促使氧化渗氧时生成的TiO2继续向内进行分解，使α处理层深增大，渗氧外表面硬度降低，渗层硬度增加。这样既可以实现后续能进行精密加工，同时也保证了α处理层深和硬度指标满足技术要求。因此，本专利技术可在钛合金渗氧领域进行推广。试验例将规格Φ23×20的TA15试样8件清洗并烘干，采用双联炉进行氧化渗氧处理，装炉时试样立放，渗氧面朝上，并做好标记摆放在专用工装上，低于100℃入炉。把装有零件的工装放在双联炉或马弗炉高温区的有效加热区的中央，随炉升温，加热温度870℃，到温计时，保温540min，保温结束后空冷，然后分别检测每一件试样渗氧面的α处理层深度和硬度，（距表面0.05mm的HV0.3硬度）。检测结束后将试样清洗并烘干，按相同的装炉方式进行装炉，采用双联炉进行分解渗氧处理，零件四周用烘干的石英砂填满覆盖，石英砂覆盖厚度高出零件50mm以上并压紧，在600～800之间℃入炉。把填满石英砂的带零件的工装放在双联炉高温区的有效加热区的中央，加热温度850℃，到温计时，保温960min，保温结束后空冷。最后分别检测每一件试样渗氧面的α处理层深度和硬度（距表面0.05mm的HV0.3硬度）。结果表明：氧化渗氧后渗层深度平均值为0.090mm，硬度平均值为588HV0.3；分解渗氧后渗层深度平均值为0.138mm，硬度平均值为578HV0.3。在氧化渗氧的基础上进行分解渗氧后渗层深度平均增加了53.33%，而硬度只降低了1.7%。因此，在扣除精加工余量的情况下也完全能够保证TA15钛合金产品渗氧面要求α处理层深至少0.035mm、硬度≥500HV0.3的技术指标。以下是试验检测数据1、氧化渗氧后的渗层深度与硬度2、分解渗氧后的渗层深度与硬度。具体实施方式下面结合实施例子对本专利技术作进一步的详细说明。但不作为对本专利技术的任何限制依据。一种TA15钛合金产品的渗氧方法，采用氧化渗氧工艺+分解渗氧工艺，氧化渗氧工艺参数：低于100℃入炉，加热升温至870℃，保温540min，空冷；分解渗氧工艺参数：600～800℃入炉，保温温度800～900℃，保温960min，空冷；以保证产品渗氧面要求α处理层深至少0.035mm、硬度≥500HV0.3。分解渗氧工艺参数：600～800℃入炉，加热升温至850℃，保温960min，空冷。分解渗氧采用隔绝空气加热法；具体是在零件四周用石英砂将零件与空气隔绝，或在零件四周用金属铁屑将零件与空气隔绝，或在零件四周用石棉板将零件与空气隔绝，或采用真空加热将零件与空气隔绝加热。实施例本例采用的渗氧方法及氧化渗氧工艺参数如下：待处理零件采用专用工装摆放装炉，低于100℃入炉。把摆放有零件的工装放在双联炉或马弗炉高温区的有效加热区的中央，随炉升温，加热温度达到870℃时开始计时，保温540min，保温结束后空冷。氧化渗氧采用双联炉或马弗炉，炉温均匀性±10℃，控温精度±5℃，入炉前对零件进行清洗并烘干，渗氧介质为空气；分解渗氧工艺参数：保持氧化渗氧的装炉方式不变，零件四周用烘干的石英砂填满覆盖，石英砂覆盖厚度高出零件50mm以上并压紧。零件在炉温达到600～800℃之间时入炉，把填满石英砂的带零件的工装放在双联炉或者马弗炉高温区的有效加热区的中央，加热温度达到800～900℃时开始计时，保温960min，保温结束后空冷。在上述例子中，产品首先要进行粗加工，随后进行氧化渗氧处理，之后再进行分解渗氧处理，最后精加工成产品。在上述技术方案中，必须严格控制入炉前产品清洗烘干后表面无油污杂物和装炉方式。确保每个环节炉子的炉温均匀性、控温精度等工艺参数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TA15钛合金产品的渗氧方法，其特征在于：采用氧化渗氧工艺+分解渗氧工艺，氧化渗氧工艺参数：低于100℃入炉，加热升温至870℃，保温540min，空冷；分解渗氧工艺参数：600～800℃入炉，保温温度800～900℃，保温960min，空冷；以保证产品渗氧面要求α处理层深至少0.035mm、硬度≥500HV0.3。

【技术特征摘要】
1.一种TA15钛合金产品的渗氧方法，其特征在于：采用氧化渗氧工艺+分解渗氧工艺，
氧化渗氧工艺参数：低于100℃入炉，加热升温至870℃，保温540min，空冷；分解渗氧工艺参
数：600～800℃入炉，保温温度800～900℃，保温960min，空冷；以保证产品渗氧面要求α处
理层深至少0.035mm、硬度≥500HV0.3。
2.根据权利要求1所述的TA15钛合金产品的渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊开伦，裴烈勇，陈涛，刘勇德，徐韬，
申请(专利权)人：贵州航天精工制造有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52