检验控制Ti60钛合金整体叶盘生产质量的方法技术

本发明专利技术的检验控制Ti60钛合金整体叶盘生产质量的方法，属于航空发动机关键材料与零部件制造的技术领域，其包括多批坯料进行模锻工艺处理、固溶热处理和时效热处理，并成形Ti60钛合金整体的叶盘锻件；从每批所述叶盘锻件中抽取1件锻件，并沿其径轴向解剖；至少在叶片、轮缘、辐板和轮毂部位分别切取不同尺寸的显微组织试样；每个所述显微组织试样进行预处理以制备待检验面；采用不同倍数的光学显微镜对每个所述检验面进行显微组织测试并分析β晶粒和α晶粒的参数特征是否合格，且满足预设的条件。本发明专利技术提高Ti60钛合金整体叶盘生产质量的效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
检验控制Ti60钛合金整体叶盘生产质量的方法


[0001]本专利技术属于航空发动机关键材料与零部件制造的
，尤其涉及一种检验控制Ti60钛合金整体叶盘生产质量的方法。

技术介绍

[0002]Ti60钛合金是我国自主设计研制的可在600℃下长期工作的高温钛合金。该合金是一种多元复合强化的近α型钛合金，在500
‑
600℃的高温下具有高的热强性、比强度和良好的疲劳性能。该合金适用于制造压气机整体叶盘、机匣等关键零件。
[0003]压气机整体叶盘是为先进航空发动机提升性能、降低重量而采用的结构。整体叶盘将传统的轮盘、叶片分离结构复合为一个整体，可大幅减少零件数量，降低结构重量并提升压气机的气动效率和工作可靠性。压气机整体叶盘的工作负荷高、应力状态复杂，对材料的性能要求非常苛刻。采用Ti60钛合金制造整体叶盘时，其性能控制要兼顾叶片、轮缘和盘体等不同部位的需求。整体叶盘的叶片部位要求Ti60钛合金具有良好的抗振动疲劳性能和热稳定性能，轮缘部位要求具有优异的抗持久蠕变性能，盘体部位要求具有良好的抗低循环疲劳性能。
[0004]Ti60钛合金整体叶盘的热加工参数对其显微组织和力学性能有重要影响，受锻造工艺和热处理工艺的影响，当工艺参数波动过大时，易引起Ti60钛合金整体叶盘组织异常，相应地导致整体叶盘的力学性能超标，给装机使用带来风险。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种检验控制Ti60钛合金整体叶盘生产质量的方法，对Ti60钛合金整体叶盘进行显微组织检验后即可以判断其热加工工艺的合理性和参数的稳定性，保证整体叶盘的各项力学性能满足使用要求，提高Ti60钛合金整体叶盘生产的效率。
[0006]提供一种检验控制Ti60钛合金整体叶盘生产质量的方法，所述方法包括：
[0007]多批坯料进行模锻工艺处理、固溶热处理和时效热处理，并成形Ti60钛合金整体的叶盘锻件；
[0008]从每批所述叶盘锻件中抽取1件锻件，并沿其径轴向解剖；
[0009]至少在叶片、轮缘、辐板和轮毂部位分别切取不同尺寸的显微组织试样；
[0010]每个所述显微组织试样进行预处理以制备待检验面；
[0011]采用不同倍数的光学显微镜对每个所述检验面进行显微组织测试并分析β晶粒和α晶粒的参数特征是否合格，且满足：
[0012]a)显微组织应为α+β两相区加工形成的组织，即，低长宽比的初生α相均匀分布在β转变组织的基体上；
[0013]b)显微组织中无平直连续且粗大的网状晶界α相，原始β晶粒的尺寸应在0.05
‑
0.4mm之间；
[0014]c)显微组织中初生α相含量在5％～35％之间；
[0015]d)当初生α相长宽比大于3时，其长度应小于0.5mm；
[0016]e)当初生α相为块状时，其最大尺寸小于0.25mm。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]1)Ti60钛合金整体叶盘显微组织中初生α相的含量、形貌、尺寸主要受其锻造工艺和热处理工艺的影响。本专利技术提出的显微组织检验结果可以很好的反映Ti60钛合金整体叶盘锻造和热处理工艺的合理性及参数控制的准确性。
[0019]2)Ti60钛合金整体叶盘显微组织中初生α相的含量、形貌、尺寸可在很大程度上影响其力学性能。本专利技术提出了Ti60钛合金整体叶盘显微组织的最佳控制范围，当显微组织不满足本专利技术提出的要求时，其力学性能很难达到验收指标的要求。因此，本专利技术可在很大程度上控制Ti60整体叶盘的综合力学性能。
[0020]3)相比于强度、韧性、疲劳、蠕变等力学性能检验，显微组织检验具有成本低、周期短、检验结果直观等优点，因此本专利技术提出的方法适用于Ti60钛合金整体叶盘批量化、工程化生产过程中的质量控制。
[0021]4)按照本专利技术提出的显微组织控制方法能够在很大程度上保证Ti60钛合金整体叶盘的力学性能达到以下指标：室温下抗拉强度σ
b
≥950MPa，屈服强度σ
0.2
≥880MPa，延伸率δ5≥6％，断面收缩率ψ≥15％，并且室温下K
t
＝3时的缺强比σ
bH
/σ
b
≥1.25，并且室温断裂韧度K
IC
≥35MPa
·
m
1/2
，并且600℃下试验应力(σ)为150MPa试验时间(τ)为100h条件下的残余应变(ε
p
)≤0.2％，并且在600℃下加温100h后的热稳定性能延伸率δ5≥3％，断面收缩率ψ≥6％。
[0022]5)按照本专利技术提出的显微组织控制方法能够在很大程度上反映出整体叶盘锻件毛坯的热加工范围内是否在合理的范围内，如：模锻过程中坯料各部位的金属温度在相转变温度T
β
以下40℃
‑
70℃的范围内，坯料不同部位的锻造变形量控制在35％～70％的范围内。锻件固溶处理的温度在相转变温度T
β
以下15℃
‑
30℃的范围内，保温时间在2h～4h的范围内。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，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公开的一些实施例，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它的附图。
[0024]图1为Ti60钛合金整体锻件显微组织检验取样位置示意图；
[0025]图2为Ti60钛合金整体锻件中叶片典型的显微组织；
[0026]图3为Ti60钛合金整体锻件中轮缘典型的显微组织；
[0027]图4为Ti60钛合金整体锻件中辐板典型的显微组织；
[0028]图5为Ti60钛合金整体锻件中轮毂典型的显微组织；
[0029]图6为本专利技术Ti60钛合金整体锻件中叶片的显微组织；
[0030]图7为本专利技术Ti60钛合金整体锻件中轮缘的显微组织；
[0031]图8为本专利技术Ti60钛合金整体锻件中辐板的显微组织；
[0032]图9为本专利技术Ti60钛合金整体锻件中轮毂的显微组织；
[0033]图10为对比例1中轮缘的显微组织；
[0034]图11为对比例1中辐板的显微组织；
[0035]图12对比例2中模锻温度过高导致显微组织中初生α相含量过少且晶界α相平直粗大的显微组织。
具体实施方式
[0036]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0037]以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检验控制Ti 60钛合金整体叶盘生产质量的方法，其特征在于，所述方法包括：多批坯料进行模锻工艺处理、固溶热处理和时效热处理，并成形Ti 60钛合金整体的叶盘锻件；从每批所述叶盘锻件中抽取1件锻件，并沿其径轴向解剖；至少在叶片、轮缘、辐板和轮毂部位分别切取不同尺寸的显微组织试样；每个所述显微组织试样进行预处理以制备待检验面；采用不同倍数的光学显微镜对每个所述检验面进行显微组织测试并分析β晶粒和α晶粒的参数特征是否合格，且满足：a)显微组织应为α+β两相区加工形成的组织，即，低长宽比的初生α相均匀分布在β转变组织的基体上；b)显微组织中无平直连续且粗大的网状晶界α相，原始β晶粒的尺寸应在0.05
‑
0.4mm之间；c)显微组织中初生α相含量在5％～35％之间；d)当初生α相长宽比大于3时，其长度应小于0.5mm；e)当初生α相为块状时，其最大尺寸小于0.25mm。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，模锻工艺处理，包括：坯料各部位的金属温度控制在相转变温度T
β
以下40℃
‑
70℃的范围内，坯料不同部位的锻造变形量控制在35％
‑
75％的范围内。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，固溶热处理，包括：坯料固溶处理的温度在相转变温度Tβ以下15℃
‑
30℃的范围内，保温时...

【专利技术属性】
技术研发人员：程荣辉，田伟，张少平，伏宇，郭会明，钟燕，贺进，白云瑞，张学宝，张航，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：