一种制造技术

本发明专利技术提供了一种

【技术实现步骤摘要】
一种Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti双合金盘及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料加工
，尤其涉及一种
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘及其制备方法
。

技术介绍

[0002]高推重比航空发动机要求部件在具有优异性能的同时还要实现最大限度的结构减重
。
作为发动机中的转子部件，压气机盘服役工况对盘体提出剪裁性能要求：盘缘连接叶片，工作温度高，承力小，对蠕变和断裂韧性要求高；盘芯工作温度低，承受较大的离心力，对材料强度
、
塑性和疲劳性能要求高
。
剪裁性能要求对传统盘件制造技术提出了重大挑战
。
[0003]目前国内广泛采用变形高温合金
(GH4169
合金等
)
作为高压压气机盘的选材，但其存在重量大
、
性能单一等问题，已越发难以适应发动机轻质高效的制造需求，因此，采用高性能轻质材料和高效能剪裁结构制备双性能盘成为压气机盘研制的迫切急需
。
[0004]轻质金属间化合物材料
Ti2AlNb
最高使用超过
700℃
，是极具应用前景的航空结构材料，但因合金塑性较低，不满足盘芯的性能要求
。
若将
Ti2AlNb
用作轮缘材料，且选用使用温度
350℃
～
600℃
的两相钛合金用作盘芯材料，二者结合制备
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘，则可发挥两种合金各自性能优势，对于挖掘盘件结构和性能潜力具有颠覆性意义
。
[0005]对于双合金盘，异种金属界面结合区是盘体的最薄弱环节，连接区无缺陷冶金结合和连续梯度过渡是盘件研制的关键
。
研究者对
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘的制造及异种合金连接区组织控制和性能强化进行了大量研究，但均未解决异种合金结合区连续梯度过渡的技术难题，限制了
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘的工程应用，关于
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘的制备研究者一直在寻找新工艺
、
新方法
。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的技术问题在于提供一种
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘的制备方法，本申请提供的制备方法使得
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘无缩孔
、
孔洞等冶金缺陷，且过渡区成分跳动小，组织性能实现了梯度过渡
。
[0007]有鉴于此，本申请提供了一种
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘的制备方法，包括以下步骤：
[0008]A)
根据
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘的结构尺寸设计
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘的锻件尺寸，根据预设的锻造变形量逆向设计
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘的锻造预制坯尺寸，所述锻造预制坯尺寸包括
Ti2AlNb
合金外环坯尺寸
、(
α
+
β
)Ti
合金内环坯尺寸和界面过渡区尺寸；
[0009]B)
在所述
Ti2AlNb
合金外环坯的内圆周面制备近
Ti2AlNb
金属熔覆过渡区，在所述
(
α
+
β
)Ti
合金内环坯的外圆周面制备近
(
α
+
β
)Ti
金属熔覆过渡区；
[0010]C)
将步骤
B)
得到的预制坯置于基板之上，在所述近
Ti2AlNb
金属熔覆过渡区和所述近
(
α
+
β
)Ti
金属熔覆过渡区之间制备中央金属熔覆连接区；
[0011]所述基板以实现所述
Ti2AlNb
合金外环坯和所述
(
α
+
β
)Ti
合金内环坯的同轴对中；
[0012]D)
将步骤
C)
得到的预制坯去除基板，得到双合金盘的锻造预制坯；将所述双合金盘的锻造预制坯锻造预热后按照预设锻造变形量锻造，得到双合金盘锻件；
[0013]E)
将所述双合金盘锻件热处理后机加工，得到
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘；
[0014]所述近
Ti2AlNb
金属熔覆过渡区
、
所述近
(
α
+
β
)Ti
金属熔覆过渡区和所述中央金属熔覆连接区均由
Ti2AlNb
合金粉末和
(
α
+
β
)Ti
合金粉末制备得到，且所述
Ti2AlNb
合金粉末和所述
(
α
+
β
)Ti
合金粉末的配比实现过渡区的梯度过渡
。
[0015]优选的，所述近
Ti2AlNb
金属熔覆过渡区由
65
～
85wt
％的
Ti2AlNb
合金粉末和
15
～
35wt
％的
(
α
+
β
)Ti
合金粉末制备得到
。
[0016]优选的，所述近
(
α
+
β
)Ti
金属熔覆过渡区由
15
～
35wt
％的
Ti2AlNb
合金粉末和
65
～
85wt
％的
(
α
+
β
)Ti
合金粉末制备得到
。
[0017]优选的，所述中央金属熔覆连接区由
40
～
60wt
％的
Ti2AlNb
合金粉末和
40本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘的制备方法，包括以下步骤：
A)
根据
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘的结构尺寸设计
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘的锻件尺寸，根据预设的锻造变形量逆向设计
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘的锻造预制坯尺寸，所述锻造预制坯尺寸包括
Ti2AlNb
合金外环坯尺寸
、(
α
+
β
)Ti
合金内环坯尺寸和界面过渡区尺寸；
B)
在所述
Ti2AlNb
合金外环坯的内圆周面制备近
Ti2AlNb
金属熔覆过渡区，在所述
(
α
+
β
)Ti
合金内环坯的外圆周面制备近
(
α
+
β
)Ti
金属熔覆过渡区；
C)
将步骤
B)
得到的预制坯置于基板之上，在所述近
Ti2AlNb
金属熔覆过渡区和所述近
(
α
+
β
)Ti
金属熔覆过渡区之间制备中央金属熔覆连接区；所述基板以实现所述
Ti2AlNb
合金外环坯和所述
(
α
+
β
)Ti
合金内环坯的同轴对中；
D)
将步骤
C)
得到的预制坯去除基板，得到双合金盘的锻造预制坯；将所述双合金盘的锻造预制坯锻造预热后按照预设锻造变形量锻造，得到双合金盘锻件；
E)
将所述双合金盘锻件热处理后机加工，得到
Ti2AlNb/(
α
+
β
)Ti
双合金盘；所述近
Ti2AlNb
金属熔覆过渡区
、
所述近
(
α
+
β
)Ti
金属熔覆过渡区和所述中央金属熔覆连接区均由
Ti2AlNb
合金粉末和
(
α
+
β
)Ti
合金粉末制备得到，且所述
Ti2AlNb
合金粉末和所述
(
α
+
β
)Ti
合金粉末的配比实现过渡区的梯度过渡
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述近
Ti2AlNb
金属熔覆过渡区由
65
～
85wt
％的
Ti2AlNb
合金粉末和
15
～
35wt
％的
(
α
+
β
)Ti
合金粉末制备得到
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述近
(
α
+
β
)Ti
金属熔覆过渡区由
15
～
35wt
％的
Ti2AlNb
合金粉末和
65
～
85wt
％的
(
α
+
β
)Ti
合金粉末制备得到
。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述中央金属熔覆连接区由
40
～
60wt
％的
Ti2AlNb
合金粉末和
40
～
60wt
％的
(
α
+
β
)Ti
合金粉末制备得到
。5.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述近
Ti2AlNb
金属熔覆过渡区
、
所述近
(
α
+
β
)Ti
金属熔覆过渡区和中央金属熔覆连接区均采用激光
/
电子送粉增材工艺制备得到
。6.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锻造预热的温度为
T
f
＝
T
β
‑
(15
～
30)℃
，时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，杨丽媛，李伟，兰博，陈由红，
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：