复合零件、双合金整体叶盘、导向叶片及叶环的制造方法技术

一种复合零件的制造方法，利用热等静压工艺进行零件制备，该复合零件包括多个子零件，分别为子零件提供独立的包套，分别填充原料粉末并进行温等静压预成型，随后将包套连接部位切开并焊接在一起，对整体包套进行热等静压加工得到复合零件坯件。该方法能够实现复杂结构中原料粉末充分有效的填充，提复合零件的生产效率和产品质量。本发明专利技术还提供一种双合金整体叶盘、导向叶片和叶环的制造方法。导向叶片和叶环的制造方法。导向叶片和叶环的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
复合零件、双合金整体叶盘、导向叶片及叶环的制造方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机领域，具体是一种复合零件的制备方法，本专利技术还提供一种双合金整体叶盘、导向叶片及叶环的制造方法。

技术介绍

[0002]在现代航空工业中，发动机零件结构愈发复杂，且面临着越来越高的性能要求。以钛合金和镍合金作为代表的耐热合金材料，以其优越的高温力学性能，成为民用航空发动机零件的理想材料。钛合金、镍合金等耐热合金由于其自身的物理性能，机械加工难度较高，因而具有近净成形优势、能够获得均匀组织结构的粉末冶金工艺在合金叶盘制造中获得了越来越多的应用，热等静压工艺是其中的典型代表。
[0003]然而，在加工制造具有复杂结构的复合零件，如整体叶盘、导向叶片或整体叶环时，现有热等静压加工工艺还存在局限性。一方面，复合零件往往结构复杂，依据其轮廓制造的整体包套内腔结构复杂，粉末原料难以充分填充；另一方面，当复合零件不同区域的结构需要采用异种材料制备时，界面处易发生混粉，导致组织结构不均，影响零件的整体性能。专利技术人认识到，提供一种具有复杂结构的复合零件的热等静压制造方法，具有很高的实用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种复合零件的制造方法，利用热等静压工艺制备近净成形复合零件毛坯，能够使粉末原料填充充分均匀，避免不同区域间发生混粉，提高复合零件的生产效率和产品质量。本专利技术还提供一种双合金整体叶盘、导向叶片及叶环的制造方法。
[0005]根据本专利技术实施例的一个方面，提供一种复合零件的制造方法，采用热等静压工艺进行零件制备，该方法包括以下步骤：
[0006]a)将所述复合零件划分为多个子零件，分别针对所述多个子零件提供多个子零件包套；
[0007]b)分别在所述多个子零件包套中填充原料粉末并各自焊接封闭；
[0008]c)分别对所述多个子包套进行温等静压加工，使其中的所述原料粉末结合成为多个子零件粉体坯件；
[0009]d)将所述多个子零件包套之间连接预留部位的包套切除，并沿切割面焊接在一起成为整体包套，使所述多个子零件粉体坯件在所述整体包套内连接在一起；
[0010]e)对所述整体包套进行热等静压加工，得到复合零件坯件。
[0011]将复合零件划分成不同部分，分别提供包套并进行填充能够解决复杂腔体内原料粉末不易填充的问题，同时在不同包套中填充不同成分的粉末并利用温等静压预制成粉体坯件能够在避免在热等静压时发生混粉的问题，提高产品质量；热等静压工艺可以利用同一设备一次制备多个零件，提高了零件的生产效率。
[0012]进一步地，所述个子零件包套的连接预留部位设置有连接用的预留凸台。预留凸
台结构便于包套之间的拼焊加工。
[0013]进一步地，该方法还包括步骤f)：对所述复合零件坯件进行热处理和去应力加工，得到复合零件成品件。根据不同的材料，对零件坯件进行相应的热处理和去应力加工能够改善零件质量。
[0014]进一步地，至少两个所述子零件采用不同成分的原料粉末制造。复合零件中不同结构采用不同的材料能够充分发挥不同材料的性能优势，提高零件整体的力学性能。
[0015]根据本专利技术实施例的另一方面，提供一种双合金整体叶盘的制造方法，所述方法步骤包括近净成形的毛坯制备，其特征在于：所述近净成形的毛坯制备包括分别进行的叶盘和叶片的预制坯件制备和将所述预制坯件组合进行整体近净成形加工。在所述预制坯件制备过程中，将用于制造叶盘和叶片的金属粉末分别填充入叶盘金属包套和多个叶片金属包套中，抽真空并将所述金属包套焊接封闭，利用温等静压支撑预制叶盘坯件和多个叶片坯件，其中，用于制造叶盘和叶片的金属粉末为不同金属材料。在所述整体近净成形加工过程中，根据整体叶盘的结构设计将所述叶盘坯件和每个所述叶片坯件的连接位置的所述金属包套分别切除，使所述叶盘坯件和每个所述叶片坯件的连接面暴露，并将所述叶盘金属包套和所有所述叶片金属包套沿切面焊接在一起成为整体叶盘包套，使所述叶盘坯件和所有所述叶片坯件的连接面在所述整体叶盘包套内连接在一起，随后对所述叶盘坯件和所述叶片坯件整体进行热等静压近净成形加工，得到整体叶盘毛坯。
[0016]整体叶盘毛坯整体进行热等静压近净成形，所需设备简单，加工工序少，充分利用金属原料，由于避免了焊接工序，其组织结构均匀，整体力学性能好。通过温等静压制备预制坯件，使金属粉末原料在进行热等静压近净成形加工前已经形成了形态稳定的固态结构，避免了直接对不同金属粉末进行整体热等静压时在粉末填充阶段发生混粉造成的组织结构不均，双合金界面清晰稳定，结合牢固，连接位置力学性能优异。选材形式上能够自由组合，不受合金成分限制。多个叶片坯件和叶盘坯件能够同时进行制备，节约生产周期。多个整体叶盘能够在同一热等静压设备中进行制造，节约了制造成本。
[0017]作为优选，所述叶盘坯件和所述叶片坯件的尺寸设计针对后续加工和组合设置有预留量，所述叶盘坯件和所述叶片坯件的连接位置设置有连接用的预留凸台。加工预留量和预留凸台使得叶盘坯件和叶片坯件组合更容易。
[0018]作为优选，所述制造方法还包括对所述整体叶盘毛坯进行热处理，所述热处理包括对整体叶盘毛坯中的叶盘和叶片分别进行的局部热处理和对整体叶盘毛坯进行的整体热处理。针对性的热处理工序能够分别调整所述叶盘和叶片的组织结构，使其力学性能更加适应各自的工作条件。
[0019]作为优选，所述局部热处理中，对热处理区域进行加热的同时，对其他区域进行风冷冷却，以降低不同热处理工序之间在交界区域的相互影响。
[0020]作为优选，所述制造方法还包括终加工，所述终加工对热处理后的所述整体叶盘毛坯进行加工，得到整体叶盘成品件，所述终加工包括机加工和去应力退火。
[0021]作为优选，所述叶盘和所述叶片所采用的技术粉末为钛合金或镍合金粉末。
[0022]进一步地，所述钛合金包括TC17和TC4，所述镍合金包括FGH96、 GH4169D、GH4720Li、GH4065A、GH4169或K417G。
[0023]作为可选，所述叶盘由TC17合金粉末制成，所述叶片由TC4合金粉末制成。
[0024]作为优选，所述温等静压的参数为加热温度350℃
‑
500℃，压力20MPa
‑ꢀ
80MPa，保压时间0.5h
‑
1h。
[0025]作为可选，所述叶盘由FGH96合金粉末制成，所述叶片由GH4169D合金制成。
[0026]作为可选，所述叶盘由FGH96合金粉末制成，所述叶片由GH4720Li合金制成。
[0027]作为可选，所述叶盘由GH4065A合金粉末制成，所述叶片由GH4169D合金粉末制成。
[0028]作为可选，所述叶盘由GH4065A合金粉末制成，所述叶片由GH4720Li 合金粉末制成。
[0029]作为可选，所述叶盘由GH4169合金粉末制成，所述叶片由GH4169D合金粉末制成。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合零件的制造方法，采用热等静压工艺进行零件制备，其特征在于，包括以下步骤：a)将所述复合零件划分为多个子零件，分别针对所述多个子零件提供多个子零件包套；b)分别在所述多个子零件包套中填充原料粉末并各自焊接封闭；c)分别对所述多个子零件包套进行温等静压加工，使其中的所述原料粉末结合成为多个子零件粉体坯件；d)将所述多个子零件包套的连接预留部位切除，并沿切割面焊接在一起成为整体包套，使所述多个子零件粉体坯件在所述整体包套内连接在一起；e)对所述整体包套进行热等静压加工，得到复合零件坯件。2.根据权利要求1所述的复合零件制造方法，其特征在于，所述子零件包套的连接预留部位设置有连接用的预留凸台。3.根据权利要求1所述的复合零件的制造方法，其特征在于，还包括步骤f)：对所述复合零件坯件进行热处理和去应力加工，得到复合零件成品件。4.根据权利要求1所述的复合零件制造方法，其特征在于，至少两个所子零件采用不同成分的原料粉末制造。5.一种双合金整体叶盘的制造方法，所述方法步骤包括近净成形的毛坯制备，其特征在于：所述近净成形的毛坯制备包括分别进行叶盘和叶片的预制坯件制备和将所述预制坯件组合进行整体近净成形加工；在所述预制坯件制备过程中，将用于制造叶盘和叶片的金属粉末分别填充入叶盘金属包套和多个叶片金属包套中，抽真空并将所述金属包套焊接封闭，利用温等静压制成预制叶盘坯件和多个叶片坯件，其中用于制造叶盘和叶片的金属粉末为不同金属材料；在所述整体近净成形加工过程中，根据整体叶盘的结构设计将所述叶盘坯件和叶片坯件连接位置的所述金属包套分别切除，使所述叶盘坯件和每个所述叶片坯件的连接面暴露，并将所述叶盘金属包套和所有所述叶片金属包套沿切面焊接在一起成为整体叶盘包套，使所述叶盘坯件和所有所述叶片坯件的连接面在所述整体叶盘包套内连接在一起，随后对所述叶盘坯件和叶片坯件整体进行热等静压近净成形加工，得到整体叶盘毛坯。6.根据权利要求1所述的双合金整体叶盘的制造方法，其特征在于，所述叶盘坯件和所述叶片坯件的尺寸设计针对后续加工和组合设置有预留量，所述叶盘坯件和所述叶片坯件的连接位置设置有连接用的预留凸台。7.根据权利要求1或2所述的双合金整体叶盘的制造方法，其特征在于，该制造方法还包括对所述整体叶盘毛坯进行热处理，所述热处理包括对整体叶盘毛坯中的叶盘和叶片分别进行的局部热处理和对整体叶盘毛坯进行的整体热处理。8.根据权利要求3所述的双合金整体叶盘的制造方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国栋，张露，李玉龙，李继保，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：