一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法技术

提供一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，属于钛合金精密铸造技术领域。将TiB2颗粒作为中间合金混入电极后，在真空自耗炉中熔炼2～3次，制成成分均匀的B改性Ti750合金铸锭；将装有叶片模壳的砂箱置于加热炉中；将B改性Ti750合金铸锭熔炼成液态后倒入模具进行浇筑，制成B改性Ti750合金叶片；B改性Ti750合金叶片脱模后进行热等静压处理，在氩气的保护环境下保温保压2h～4h后炉冷；将B改性Ti750合金叶片置于2～5倍标准大气压的氧气氛或氧气浓度与之等效的混合气氛中，进行表面渗氧处理。本发明专利技术经上述处理后B改性Ti750合金的室温疲劳极限不低于550MPa，600℃高温疲劳极限不低于420MPa。极限不低于420MPa。极限不低于420MPa。

【技术实现步骤摘要】
一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法


[0001]本专利技术属于钛合金精密铸造
，具体涉及到一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法。

技术介绍

[0002]尽可能提高具有高比强度的钛合金材料的使用量，是未来先进航空航天飞行器的主要发展方向。近年来国内外飞行器上钛合金的使用量大幅增加，也是钛合金的使用量和使用水平成为衡量国内外航空航天技术及飞行器性能先进程度的一项重要指标。
[0003]Ti750合金是金属研究所研制的一种具有“细片层”特征的钛合金，合金的专利技术专利名称为《一种具有细片层显微组织钛合金及其制造方法》，专利号为：CN200910012757.1。它具有较高的强度及塑韧性匹配，是一种潜在的高强高韧耐高温钛合金材料，可应用于压气机叶片等关键受力构件的制备。但是极大的工艺控制难度、较高的锻造以及成形成本严重限制了其在航空航天领域的应用前景。因此,寻求一种简单有效且可靠性高的Ti750合金构件加工方法对其在航空航天领域的应用推广具有重大意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题：针对现有技术中的缺陷，本专利技术提出一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，该方法简单有效且可靠性高，能够在航空航天领域广泛的应用推广。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案：
[0006]一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，具体步骤如下：
[0007]步骤一：将TiB2颗粒作为中间合金混入电极后，压制成待用电极，在真空自耗炉中熔炼2～3次，制成成分均匀的B改性Ti750合金铸锭；
[0008]步骤二：将装有叶片模壳的砂箱置于加热炉中，在800℃～1000℃保温2h～8h；
[0009]步骤三：将B改性Ti750合金铸锭在真空自耗炉中熔炼成液态后浇注到叶片模壳中，制成B改性Ti750合金叶片，浇注温度为1700℃～1800℃；
[0010]步骤四：B改性Ti750合金叶片脱模后进行热等静压处理，温度为900℃～1000℃，压力为120～180MPa，在氩气的保护环境下保温保压2h～4h后炉冷；
[0011]步骤五：将B改性Ti750合金叶片置于2～5倍标准大气压的氧气氛或氧气浓度与之等效的混合气氛中，进行表面渗氧处理。
[0012]所述的一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其优选方案为，上述步骤一中，所述B改性Ti750合金铸锭中经TiB2颗粒作为中间合金混入的电极，经熔炼后在固态下以短纤维状TiB形式存在，且合金中TiB体积分数为1vol.％～5vol.％。
[0013]所述的一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其优选方案为，上述步骤四中，B改性Ti750合金叶片在热等静压处理后经打磨和清洁处理，粗糙度Ra≤0.2。
[0014]所述的一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其优选方案为，上述步
骤五中，B改性Ti750合金叶片在590℃～610℃范围内进行表面渗氧处理，叶片保温15h～30h后空冷。
[0015]所述的一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其优选方案为，上述步骤五中，B改性Ti750合金叶片经表面渗氧处理后进行表面抛光，抛光深度为20μm～50μm。
[0016]本专利技术与现有技术相比具有的优点和有益效果：
[0017]1、本方案中Ti750合金引入适量TiB进行增强改性，可以极大程度上细化晶粒并起到提高合金强度的作用，使铸态B改性Ti750合金工程化应用成为可能，Ti750合金加工工序极大简化，同时还节约了制造成本；
[0018]2、本方案中在凝固过程中TiB析出方向受温度梯度影响，基于叶片模壳结构，TiB大多呈集群状沿叶片轴向析出分布，可以更好地起到短纤维增强相承载作用；
[0019]3、本方案中经表面渗氧处理和打磨抛光后，B改性Ti750合金叶片表面去除氧化层，保留梯度渗氧组织，使环件表面至基体的强度缓慢过渡，可同时提高合金的室温和高温疲劳性能，经上述处理后B改性Ti750合金的室温疲劳极限不低于550MPa，600℃高温疲劳极限不低于350MPa。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1制备的B改性Ti750合金叶片高倍组织照片；
[0021]图2为本专利技术实施例1制备的B改性Ti750合金叶片表面氧化层及梯度渗氧组织照片。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。
[0024]实施例1：请参阅图1
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2所示，所用原材料是Ti750合金成分(wt％)为Ti
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5.7Al
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3.9Sn
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4.5Zr
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0.45Mo
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0.5Si
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0.35Nb
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2.0Ta
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0.05C，引入体积分数为4vol.％对其进行TiB增强改性，在真空自耗炉中经3次熔炼后制成B改性Ti750合金铸锭。将装有叶片模壳的砂箱置于加热炉中，在900℃保温4h后进行浇注。将B改性Ti750合金铸锭在真空自耗炉中熔炼成液态后浇注到叶片模壳中，制成B改性Ti750合金叶片，浇注温度为1700℃。叶片凝固脱模后进行热等静压处理，温度为970℃，压力为150MPa，在氩气的保护环境下保温保压4h后炉冷。将叶片打磨和清洁后置于3倍标准大气压的氧气氛中，进行表面渗氧处理，温度为595℃，保温20h后空冷并对表面进行抛光，去除氧化层后保留梯度渗氧组织。
[0025]表1实施例1中B改性Ti750合金叶片拉伸性能
[0026][0027]表2实施例1中B改性Ti750合金叶片疲劳性能
[0028][0029]从以上实施例可以看出，本专利技术制备的B改性Ti750合金叶片不仅具有较高的室温及高温强度，室温强度在1200Mpa以上，600℃高温强度在750MPa之间。同时保持着较高的抗疲劳性能，室温疲劳极限达到550MPa以上，600℃高温疲劳极限达到420MPa以上。
[0030]对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0031]此外，应当理解，虽然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一：将TiB2颗粒作为中间合金混入电极后，压制成待用电极，在真空自耗炉中熔炼2～3次，制成成分均匀的B改性Ti750合金铸锭；步骤二：将装有叶片模壳的砂箱置于加热炉中，在800℃～1000℃保温2h～8h；步骤三：将B改性Ti750合金铸锭在真空自耗炉中熔炼成液态后浇注到叶片模壳中，制成B改性Ti750合金叶片，浇注温度为1700℃～1800℃；步骤四：B改性Ti750合金叶片脱模后进行热等静压处理，温度为900℃～1000℃，压力为120～180MPa，在氩气的保护环境下保温保压2h～4h后炉冷；步骤五：将B改性Ti750合金叶片置于2～5倍标准大气压的氧气氛或氧气浓度与之等效的混合气氛中，进行表面渗氧处理。2.根据权利要求1所述的一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉常，李鹏，赵小东，吴子舒，岳超，李尧，
申请(专利权)人：宝鸡西工钛合金制品有限公司，
类型：发明
国别省市：