一种钛合金空心结构的扩散连接制备方法技术

本发明专利技术涉及一种钛合金空心结构的扩散连接制备方法，包括以下步骤：加工钛合金预制坯，加工出两块对合成空心结构的钛合金预制坯；第一次包覆，采用分块式高温合金包覆模具包覆住两对合状态的钛合金预制坯；第二次包覆，采用低碳钢包套包覆住分块式高温合金包覆模具，然后对低碳钢包套依次进行封边焊、烘焙和真空封装；扩散连接，将低碳钢包套放入气体扩散炉中，对两钛合金预制坯进行扩散连接；成品加工，将扩散连接后的钛合金预制坯取出，加工出空心结构的成品工件。构的成品工件。构的成品工件。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金空心结构的扩散连接制备方法


[0001]本专利技术涉及钛合金制造
，特别是涉及一种钛合金空心结构的扩散连接制备方法。

技术介绍

[0002]钛合金空心夹层结构可以通过将两件分为对开的两半，然后扩散连接的方法来实现制备，这种方法具有工艺路径简单，对设备要求低，适用材料范围广等特点，在航空航天领域应用的比较多。
[0003]现有采用扩散连接方法制备钛合金及钛铝合金空心夹层结构存在以下的不足：
[0004]1、对模具要求高，长时间在高温高压作用下，模具会发生变形，使用一定次数后需要更换或者是重新加工；
[0005]2、对液压机设备要求高，随着尺寸和气压不断增大，压机的台面增加，所需要的吨位也大幅度增加；
[0006]3、制造效率存在不足，导致制造成本高；
[0007]4、在实现扩散连接时，通过模具型面保证其加载均匀性，当模具使用次数较多时会发生变形，导致加载不均匀，直接影响扩散连接界面连接质量。
[0008]因此，专利技术人提供了钛合金空心结构的扩散连接制备方法。

技术实现思路

[0009](1)要解决的技术问题
[0010]本专利技术实施例提供了一种钛合金空心结构的扩散连接制备方法，通过采用分块式高温合金包覆模具实现扩散连接，通过将分块式高温合金包覆模具将需要扩散连接的钛合金预制坯包覆起来，然后在分块式高温合金包覆模具外面再包覆一层低碳钢包套，经过真空封装后，放入气体扩散炉或热等静压炉中施加气压，在气压作用下，驱动未受限制的分块式高温合金包覆模具，通过分块式高温合金包覆模具将压力作用在钛合金预制坯的表面，实现两钛合金预制坯之间的扩散连接，解决了对模具要求高、液压机设备要求高、制造效率存在不足、连接质量的技术问题。
[0011](2)技术方案
[0012]第一方面，本专利技术的实施例提出了一种钛合金空心结构的扩散连接制备方法，包括以下步骤：
[0013]加工钛合金预制坯，加工出两块对合成空心结构的钛合金预制坯；
[0014]第一次包覆，采用分块式高温合金包覆模具包覆住两对合状态的钛合金预制坯；
[0015]第二次包覆，采用低碳钢包套包覆住分块式高温合金包覆模具，然后对低碳钢包套依次进行封边焊、烘焙和真空封装；
[0016]扩散连接，将低碳钢包套放入气体扩散炉中，对两钛合金预制坯进行扩散连接；
[0017]成品加工，将扩散连接后的钛合金预制坯取出，加工出空心结构的成品工件。
[0018]进一步地，扩散连接步骤中，扩散连接工艺参数为：温度900℃～930℃、压力1.5MPa～3MPa、工作时间1h～2h。
[0019]进一步地，第一次包覆步骤中，所述分块式高温合金包覆模具和两对合状态的钛合金预制坯紧密贴合；
[0020]第二次包覆步骤中，所述低碳钢包套和分块式高温合金包覆模具紧密贴合。
[0021]进一步地，加工钛合金预制坯步骤中，加工出两块对合的钛合金预制坯后，对两钛合金预制坯进行酸洗，去除钛合金预制坯表面的污垢和氧化皮。
[0022]进一步地，所述分块式高温合金包覆模具包括上模具板、下模具板和四块侧模具板；
[0023]步骤第一次包覆中，采用上模具板、下模具板和四块侧模具板依次包覆住两对合状态的钛合金预制坯；
[0024]其中，所述上模具板的投影面和一钛合金预制坯顶面的投影面重合，所述下模具板的投影面和另一钛合金预制坯顶面的投影面重合。
[0025]进一步地，所述低碳钢包套包括上盖板、下盖板和上下为开口的一体式侧面低碳钢套筒；
[0026]步骤第二次包覆中，采用侧面低碳钢套筒套住分块式高温合金包覆模具，然后分别将上盖板、下盖板封闭侧面低碳钢套筒，然后依次分别对上盖板、下盖板和侧面低碳钢套筒之间进行封边焊、烘焙和真空封装。
[0027](3)有益效果
[0028]综上，本专利技术实施例的钛合金空心结构的扩散连接制备方法，为了解决现有扩散连接工艺制备钛合金空心夹层结构存在的问题，提出了采用分块式高温合金包覆模具实现扩散连接，通过将分块式高温合金包覆模具将需要扩散连接的钛合金预制坯包覆起来，然后在分块式高温合金包覆模具外面再包覆一层低碳钢包套，经过真空封装后，放入气体扩散炉或热等静压炉中施加气压，在气压作用下，驱动未受限制的分块式高温合金包覆模具，通过分块式高温合金包覆模具将压力作用在钛合金预制坯的表面，实现两钛合金预制坯之间的扩散连接。该方法可以实现对钛合金预制坯的精确加压，其施加的扩散连接压力，即是气体扩散连接的压力。可以精确地控制钛合金预制坯的扩散连接压力。能够形成在扩散连接过程中，钛合金预制坯也不会发生变形，对分块式高温合金包覆模具的要求低，损伤小，不容易发生变形，使用寿命长，适用于批量制备空心结构的成品工件，具有高性能、高效率、低成本的特点。
[0029]不需要大吨位的液压机，只需要一台气体扩散炉即可，其中施加的气压值与零件的尺寸无关，根据零件尺寸、气体扩散炉炉腔尺寸可以一个热循环，制造多个成品工件零件，制造效率大大提高。
[0030]通过气压加载实现两钛合金预制坯之间的扩散连接，扩散连接质量均匀，保证了空心结构的成品工件的使用性能。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术实施例的钛合金预制坯的结构示意图。
[0033]图2是本专利技术实施例中分块式高温合金包覆模具包覆钛合金预制坯的结构示意图(未盖上模具板)。
[0034]图3是本专利技术实施例中分块式高温合金包覆模具包覆钛合金预制坯的结构示意图(已盖上模具板)。
[0035]图4为本专利技术实施例中低碳钢包套包覆住分块式高温合金包覆模具的结构示意图(未盖上盖板)。
[0036]图中：
[0037]1-钛合金预制坯；2-分块式高温合金包覆模具；21-上模具板；3-低碳钢包套。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例，在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
[0039]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0040]请参照图1至图4，一种钛合金空心结构的扩散连接制备方法，包括以下步骤：
[0041]加工钛合金预制坯1，加工出两块对合成空心结构的钛合金预制坯1；
[0042]第一次包覆，采用分块式高温合金包覆模具2包覆住两对合状态的钛合金预制坯1；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金空心结构的扩散连接制备方法，其特征在于，包括以下步骤：加工钛合金预制坯，加工出两块对合成空心结构的钛合金预制坯；第一次包覆，采用分块式高温合金包覆模具包覆住两对合状态的钛合金预制坯；第二次包覆，采用低碳钢包套包覆住分块式高温合金包覆模具，然后对低碳钢包套依次进行封边焊、烘焙和真空封装；扩散连接，将低碳钢包套放入气体扩散炉中，对两钛合金预制坯进行扩散连接；成品加工，将扩散连接后的钛合金预制坯取出，加工出空心结构的成品工件。2.根据权利要求1所述的钛合金空心结构的扩散连接制备方法，其特征在于，扩散连接步骤中，扩散连接工艺参数为：温度900℃～930℃。3.根据权利要求1所述的钛合金空心结构的扩散连接制备方法，其特征在于，扩散连接步骤中，扩散连接工艺参数为：压力1.5MPa～3MPa。4.根据权利要求1所述的钛合金空心结构的扩散连接制备方法，其特征在于，扩散连接步骤中，扩散连接工艺参数为：工作时间1h～2h。5.根据权利要求1所述的钛合金空心结构的扩散连接制备方法，其特征在于，第一次包覆步骤中，所述分块式高温合金包覆模具和两对合状态的钛合金预制坯紧密贴合。6.根据权利要求5所述的钛合金空心结构的扩散连接制备方法，其特征在于，第二次包覆步骤中，所述低碳钢包套和分块式高温合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冰，张纪春，陈福龙，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：