一种飞机钛合金翼根三叉接头的制备方法技术

本发明专利技术公开一种飞机钛合金翼根三叉接头的制备方法，具体采用热等静压工艺将装有钛合金粉末的外包套模具进行热等静压处理，得到毛坯，对所得毛坯依次进行真空退火处理、机加工，得到钛合金基体；在真空钎焊炉中将合金层焊接在钛合金基体表面，冷却，即得钛合金飞机翼根三叉接头。本发明专利技术采用热等静压近净成形的方式，使制备的钛合金基体具有良好的力学性能，同时包覆的合金层进一步提高力学性能，大大增强了钛合金基体的抗高温性能。强了钛合金基体的抗高温性能。强了钛合金基体的抗高温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机钛合金翼根三叉接头的制备方法


[0001]本专利技术属于航空制造业飞机关键翼根连接部件
，具体涉及一种飞机钛合金翼根三叉接头的制备方法。

技术介绍

[0002]飞机翼根处受力复杂，对其中组成的零部件的刚度和疲劳性能要求很高，翼根三叉接头是飞机翼根连接关键部件，包括水平三叉接头、垂直三叉接头等，特点是尺寸大，组成的三片薄板之间空间位置要求严格。通常三叉接头的制备方法是通过模锻的方式，把钛合金毛坯锻造成大致形状，最后通过机加工获得最终产品。锻造三叉接头的缺点主要表现在需要大规格加工锻坯及锻造模具、重型液压锻造装备，机加工余量大，材料利用率低，生产周期长，制造成本高。
[0003]最近发展起来的3D打印技术，以合金粉末、丝材为原料，通过激光或者电子束熔化逐层堆积成合金产品，可用在三叉接头的近净成形制备上。3D打印技术具有制造周期短、原材料利用率高的优势，但原料价格高，设备昂贵，激光成形件组织不均匀，易变形开裂，内部缺陷难以控制，受设备影响难以制备大型部件等缺点，制约了该项技术在航空领域的应用。
[0004]随着社会经济和科学技术的发展，人们对钛合金部件的要求也越来越高，为了满足不同需求，需要制备出的钛合金部件既要有更高的耐高温性能，又要有良好的力学性能，而现有技术根本无法满足。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种钛合金飞机翼根三叉接头的制备方法，采用热等静压近净成形的方式，使制备的钛合金基体具有良好的力学性能，同时包覆的合金层进一步的提高力学性能，大大增强了钛合金基体的抗高温性能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种钛合金飞机翼根三叉接头的制备方法，采用热等静压工艺将装有钛合金粉末的外包套模具进行热等静压处理，得到毛坯，对所得毛坯依次进行真空退火处理、机加工，得到钛合金基体；
[0008]在真空钎焊炉中将合金层焊接在钛合金基体表面，冷却，即得钛合金飞机翼根三叉接头。
[0009]进一步地，所述热等静压工艺温度为800
‑
950℃，压力为120
‑
150MPa，时间为3
‑
6h。
[0010]进一步地，所述装有钛合金粉末的外包套模具需要密封焊接、振实操作以及脱气保温处理。
[0011]进一步地，所述脱气保温处理温度为300
‑
500℃、真空度为2
×
10
‑3Pa，保持时间为4
‑
10h。
[0012]进一步地，所述钛合金粉末包括以下质量百分比组分：铝3.2
‑
4.3％、钒2.2
‑
3.1％、钼0.8
‑
1.2％、氧0.13
‑
0.18％、氮<0.04％、氢<0.012％、铁<0.30％、碳<0.10％，其余
为钛。
[0013]进一步地，所述真空退火处理温度为690
‑
880℃，保温时间为1.5
‑
4h。
[0014]进一步地，所述合金层中钛、锆、钒、铬、铝的质量比为1:1:1:1:1。
[0015]进一步地，所述焊接参数为：温度850
‑
880℃，时间为30
‑
40min，升温速率为3
‑
5℃/min。
[0016]进一步地，所述外包套模具包括：由五边形筒体、五边形上盖板和五边形下盖板密封组成的盒体结构，所述盒体结构内置有实心梯形内控型芯和实心矩形内孔型芯，所述实心梯形内控型芯和实心矩形内孔型芯的侧壁与所述盒体结构的内壁形成成型腔；所述成型腔内填充有粉末；所述五边形上盖板顶端具有与所述盒体结构内部连通的抽真空管，所述五边形上盖板顶端与所述抽真空管通过焊接密封连接。
[0017]本专利技术还提供一种利用上述方法得到的钛合金飞机翼根三叉接头。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0019]由于钛合金粉末在高温高压的热等静压的特殊环境下，能够实现完全致密，制备的材料组织均匀、晶粒细小、各项同性，性能远高于同牌号的飞机钛合金锻造材料标准；通过近净成形设计和包套、内控型芯的制造，热等静压制备的翼根三叉接头毛坯加工余量小，原料利用率高，生产周期短，性价比高，得到的钛合金基体力学性能良好。并且，通过将不同金属元素混合制成一种具有优异高温性能的合金层，利用不同金属元素的协同作用进一步提高钛合金基体的力学性能的同时，较好的保护了内部的钛合金不被氧化，从而提高高温性能。此外，合金层本身具有较高的硬度，也进一步保护基体不被破坏。
[0020]本专利技术工艺流程短，材料利用率高，成本低。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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。
[0022]图1为采用本专利技术方法制备得到的飞机翼根三叉接头产品图；
[0023]图2为采用本专利技术方法制备得到的翼根三叉接头包套的主剖视图；
[0024]图3为图2中A
‑
A的截面图。
[0025]其中，1五边形下盖板，2五边形筒体，3实心梯形内控型芯，4实心矩形内控型芯，5成型腔，6五边形上盖板，7抽真空管。
具体实施方式
[0026]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0027]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括
或排除在范围内。
[0028]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0029]在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可对本专利技术说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本专利技术的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
[0030]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金飞机翼根三叉接头的制备方法，其特征在于，采用热等静压工艺将装有钛合金粉末的外包套模具进行热等静压处理，得到毛坯，对所得毛坯依次进行真空退火处理、机加工，得到钛合金基体；在真空钎焊炉中将合金层焊接在钛合金基体表面，冷却，即得钛合金飞机翼根三叉接头。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热等静压工艺温度为800
‑
950℃，压力为120
‑
150MPa，时间为3
‑
6h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述装有钛合金粉末的外包套模具需要密封焊接、振实操作以及脱气保温处理。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述脱气保温处理温度为300
‑
500℃、真空度为2
×
10
‑3Pa，保持时间为4
‑
10h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛合金粉末包括以下质量百分比组分：铝3.2
‑
4.3％、钒2.2
‑
3.1％、钼0.8
‑
1.2％、氧0.13
‑
0.18％、氮<0.04％、氢<0....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文彬，曾取，乔龙阳，林毅贞，伍玩秋，裴新军，王铁军，陈伟，
申请(专利权)人：阳江职业技术学院，
类型：发明
国别省市：