一种双冠粉末高温合金叶片坯料的成形方法技术

本发明专利技术是一种双冠粉末高温合金叶片坯料的成形方法，该方法中，叶身部位和叶冠部位均是采用一套模具的两套动作完成成形，叶冠部位固化成形后，利用高压扭转，带动叶身部位的扭转，配合模具成形叶身部位，使叶身部位的组织得到了进一步优化，另外，通过模具与叶冠部位的摩擦力完成扭转，在摩擦力的作用下，叶冠部位表面间接完成了表面强化，晶粒组织进一步细化，并且实现了表层组织5

【技术实现步骤摘要】
一种双冠粉末高温合金叶片坯料的成形方法


[0001]本专利技术是一种双冠粉末高温合金叶片坯料的成形方法，属于叶片加工制造


技术介绍

[0002]γ
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TiAl金属间化合物具有密度低，比强度、比刚度高，高温性能好等一系列优点，一般认为其长期使用温度甚至可达750℃～800℃(典型的高温性能数据：800℃，拉伸强度500MPa左右)，一方面，γ
‑
TiAl金属间化合物可以代替常规Ti基合金，从而提高材料的使用温度；另一方面，可以代替Ni基高温合金达到减重的目的，而且减重效果相对于Ti2AlNb合金更为明显，这对于满足高性能航空发动机的高温服役要求和减重要求是非常具有吸引力的。

技术实现思路

[0003]本专利技术正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种双冠粉末高温合金叶片坯料的成形方法，其目的是通过粉末冶金一次成型双冠高温合金叶片坯料，并且实现了叶身、叶冠部位组织性能的差异性，避免后序多次热处理。
[0004]为实现上述目的，本专利技术技术方案的内容如下：
[0005]该种双冠粉末高温合金叶片坯料的成形方法的步骤如下：
[0006]步骤一、成形模具准备
[0007]该成形方法用的模具包括叶片成形包套2和位于其两侧同轴的叶冠成形包套3，叶冠成形包套3能够绕该轴转动，在叶片成形包套2和叶冠成形包套3周围设置有加热用感应线圈4，在叶片成形包套2的上、下方设置有叶身成形上模5、叶身成形下模1，叶身成形上模5、叶身成形下模1能够垂直于所述轴向作相向进给运动；
[0008]步骤二、叶身部位固化
[0009]将400目的高温合金粉末通过叶片成形包套2两端的通道输送到叶片成形包套2内，再将200目的高温合金粉末通过叶片成形包套2两端的通道输送到叶冠成形包套3内，启动叶片成形包套2周围的感应线圈4，待温度达到1000～1150℃时，使叶身成形下模1和叶身成形上模5分别向上、向下运动，对叶片成形包套2进行压制，压力为700～1000MPa，保温保压1～1.5h，然后将叶片成形包套2部位的温度降至500～700℃，同时，叶身成形下模1和叶身成形上模5保持不动；
[0010]步骤三、叶冠部位固化
[0011]启动叶冠成形包套3周围的感应线圈4，待温度达到1000～1150℃时，施加700～1000MPa的压力，对叶冠成形包套3进行压制，使叶冠成形包套3呈收缩状并向心变形，保温保压1～1.5h，然后将叶冠成形包套3部位的温度降至800～900℃，同时保持其形态不变；
[0012]步骤四、叶冠部位扭转和叶身部位成形
[0013]将叶片成形包套2和叶冠成形包套3部位的压力降至100～300MPa，然后使叶片成
形包套2两侧的叶冠成形包套3分别进行顺时针、逆时针旋转，同时，叶身成形下模1和叶身成形上模5分别向下、向上运动，但仍使叶身成形下模1和叶身成形上模5与发生扭转的叶片成形包套2保持接触，并控制该接触压力在100～300MPa范围内，使叶片成形包套2内的叶身部位在两个叶冠成形包套3的反向旋转过程中成形，成形结束后停止旋转，感应线圈4停止工作；
[0014]步骤五、叶片成形后的处理
[0015]叶片成形包套2和叶冠成形包套3冷却至室温后，取出，经过吹砂打磨后，得到双冠粉末高温合金叶片坯料。
[0016]在实施时，叶片成形包套2和位于其两侧同轴的叶冠成形包套3之间为过渡配合。
[0017]在实施时，输送到叶片成形包套2内的高温合金粉末的粒度为400目。
[0018]在实施时，输送到叶冠成形包套3内的高温合金粉末的粒度为200目。
[0019]进一步，叶片成形包套2和叶冠成形包套3内的高温合金粉末为同一材料。
[0020]进一步，所述高温合金粉末的材料为γ
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TiAl金属间化合物。
[0021]在实施时，步骤四中，叶片成形包套2两侧的叶冠成形模3分别进行顺时针、逆时针旋转的旋转速度为30～50rad/s，时间为60～90s。
[0022]在实施时，步骤四中，叶片成形包套2两侧的叶冠成形包套3分别进行顺时针、逆时针旋转时，施加旋转作动力的部件与叶冠成形包套3在接触过程中形成并保持相对运动。
[0023]本专利技术技术方案的特点及有益效果为：
[0024]1、双冠高温合金叶片坯料的叶身部位和叶冠部位采用不同粒度的粉末高温合金，使得成形后的高温合金叶片坯料的叶冠部位和叶身部位具有双组织双性能，避免了成形后的多重热处理工艺，提高了生产效率；
[0025]2、通过对双冠高温合金叶片坯料的叶身部位和叶冠部位分步成形，实现了叶片坯料成形
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去应力退火一次性完成，利用叶片坯料的长度以及感应线圈的区别化控制，合理借助热传导，降低了成形成本；
[0026]3、叶片坯料成形不同于现有的快速成形，叶身部位和叶冠部位均是采用一套模具的两套动作完成成形，叶冠部位固化成形后，利用高压扭转，带动叶身部位的扭转，配合模具成形叶身部位，使叶身部位的组织得到了进一步优化；
[0027]4、通过模具与叶冠部位的摩擦力完成扭转，在摩擦力的作用下，叶冠部位表面间接完成了表面强化，晶粒组织进一步细化，并且实现了表层组织5
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10mm深度的塑性变形，优化了叶片性能。
附图说明
[0028]图1为双冠高温合金叶片示意图；
[0029]图2为本专利技术技术方案成形双冠高温合金叶片坯料的示意图。
具体实施方式
[0030]以下将结合附图和实施例对本专利技术技术方案作进一步地详述：
[0031]采用本专利技术方法制备双冠粉末高温合金叶片坯料的步骤如下：
[0032]步骤一、高温合金粉末和成形模具准备
[0033]分别准备足量的新鲜的200目和400目的高温合金粉末备用，该高温合金粉末的材料为γ
‑
TiAl金属间化合物；
[0034]该成形方法用的模具包括叶片成形包套2和位于其两侧同轴的叶冠成形包套3，叶冠成形包套3能够绕该轴转动，在叶片成形包套2和叶冠成形包套3周围设置有加热用感应线圈4，在叶片成形包套2的上、下方设置有叶身成形上模5、叶身成形下模1，叶身成形上模5、叶身成形下模1能够垂直于所述轴向作相向进给运动；
[0035]步骤二、叶身部位固化
[0036]将400目的高温合金粉末通过叶片成形包套2两端的通道输送到叶片成形包套2内，再将200目的高温合金粉末通过叶片成形包套2两端的通道输送到叶冠成形包套3内，启动叶片成形包套2周围的感应线圈4，待温度达到1000℃时，使叶身成形下模1和叶身成形上模5分别向上、向下运动，对叶片成形包套2进行压制，压力为700MPa，保温保压1h，然后将叶片成形包套2部位的温度降至500℃，同时，叶身成形下模1和叶身成形上模5保持不动；
[0037]步骤三、叶冠部位固化
[0038]启动叶冠成形包套3周围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双冠粉末高温合金叶片坯料的成形方法，其特征在于：该成形方法的步骤如下：步骤一、成形模具准备该成形方法用的模具包括叶片成形包套(2)和位于其两侧同轴的叶冠成形包套(3)，叶冠成形包套(3)能够绕该轴转动，在叶片成形包套(2)和叶冠成形包套(3)周围设置有加热用感应线圈(4)，在叶片成形包套(2)的上、下方设置有叶身成形上模(5)、叶身成形下模(1)，叶身成形上模(5)、叶身成形下模(1)能够垂直于所述轴向作相向进给运动；步骤二、叶身部位固化将400目的高温合金粉末通过叶片成形包套(2)两端的通道输送到叶片成形包套(2)内，再将200目的高温合金粉末通过叶片成形包套(2)两端的通道输送到叶冠成形包套(3)内，启动叶片成形包套(2)周围的感应线圈(4)，待温度达到1000～1150℃时，使叶身成形下模(1)和叶身成形上模(5)分别向上、向下运动，对叶片成形包套(2)进行压制，压力为700～1000MPa，保温保压1～1.5h，然后将叶片成形包套(2)部位的温度降至500～700℃，同时，叶身成形下模(1)和叶身成形上模(5)保持不动；步骤三、叶冠部位固化启动叶冠成形包套(3)周围的感应线圈(4)，待温度达到1000～1150℃时，施加700～1000MPa的压力，对叶冠成形包套(3)进行压制，使叶冠成形包套(3)呈收缩状并向心变形，保温保压1～1.5h，然后将叶冠成形包套(3)部位的温度降至800～900℃，同时保持其形态不变；步骤四、叶冠部位扭转和叶身部位成形将叶片成形包套(2)和叶冠成形包套(3)部位的压力降至100～300MPa，然后使叶片成形包套(2)两侧的叶冠成形包套(3)分别进行顺时针、逆时针旋转，同时，叶身成形下模(1)和叶身成形上模(5)分别向下、向上运动，但仍使叶身成形下模(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈由红，马星宇，姜涛，方爽，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：