一种高长径比制造技术

本发明专利技术公开了一种高长径比

【技术实现步骤摘要】
一种高长径比TiAl棒料镦粗模具及其镦粗成形方法


[0001]本专利技术属于材料加工
，具体涉及一种高长径比
TiAl
棒料镦粗模具及其镦粗成形方法
。

技术介绍

[0002]TiAl
合金作为新一代耐高温合金具有密度低
、
高温强度高的优点，替代镍基高温合金作为航空发动机涡轮叶片材料，能提高
20
％的燃油效率，是目前公认的最佳新型轻质结构材料
。
[0003]目前，
TiAl
合金涡轮叶片一般采用铸造或机加工方法进行成形，然而，铸造过程中可能产生铸造缺陷，导致叶片性能不佳；而对于机加工的方法，由于
TiAl
合金室温塑性极低，容易发生脆裂，且某些
TiAl
合金由于技术原因无法得到大尺寸的棒料，无法直接采用机加工的方法进行成形，因此，最佳的成形方法是锻造成形
。
[0004]然而，某些
TiAl
合金由于技术原因无法得到大尺寸的棒料，而得到的是大高径比的细棒料，无法直接进行锻造成形，必须先经过镦粗成形制坯，且由于叶片形状的原因，两端需要的材料大于中间，而传统的镦粗方法得到的是中间直径大，两端直径小的坯料，且容易发生弯曲失稳，无法满足使用需求
。

技术实现思路

[0005]针对现有
TiAl
合金棒料镦粗制坯容易发生弯曲失稳，且得到的形状不满足的问题，本专利技术提出一种多节环套
TiAl
棒料镦粗成形制坯方法，通过调整金属套层数
、
材料和厚度，可以获得不同形状的
TiAl
镦粗坯料，且可以有效防止坯料镦粗过程中的失稳
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术方法的技术方案为：
[0007]一种高长径比
TiAl
棒料镦粗模具，设置于压力机的上下工作台之间，包括多节金属套，所述金属套呈中空的筒状结构，其中部具有供
TiAl
棒料安装的通孔，其中各层金属套竖直排列，各层之间可以沿径向滑动，各层金属套外端通过电控液压系统与外层金属环连接，电控液压系统控制不同层金属套受到的的径向压力，
TiAl
棒料与金属套通孔内壁之间设有金属外壳和隔热材料
。
[0008]进一步地，所述
TiAl
棒料露出金属套部分的长度与金属外壳直径比值小于
2。
[0009]进一步地，所述
TiAl
棒料总高径比为3‑
12。
[0010]进一步地，所述金属套分为3‑5层
。
[0011]本专利技术还提供一种高长径比
TiAl
棒料镦粗成形方法，包括以下步骤：
[0012]S1、
将
TiAl
棒料包裹隔热材料和金属外壳后，整体进行加热并保温；
[0013]S2、
将包裹隔热材料及金属外壳的
TiAl
棒料整体塞入多节金属套内，外端通过电控液压系统与外层金属环连接，电控液压系统控制不同层金属套受到的的径向压力，金属套与金属环置于压力机下；
[0014]S3、
使用压力机镦粗成形，将
TiAl
棒料露出金属套的部分压入金属套；
[0029]采用本专利技术高长径比
TiAl
棒料镦粗成形方法对
Ti
‑
48Al
‑
2Cr
‑
2Nb TiAl
合金棒料进行镦粗成形制坯，包括以下步骤：
[0030]第一步
、
将一根直径
Φ
30mm
，长度
200mm
的
Ti
‑
48Al
‑
2Cr
‑
2Nb
‑
TiAl
合金棒料，包裹1层
1mm
厚玻璃纤维布后，装入内径
32mm
，外径
34mm
的不锈钢管，整体加热到
1300℃
，保温
120min
；
[0031]第二步
、
将坯料整体放入内径
34.6mm
的三层金属套中，上下两层金属套高度均为
40mm
，中间一层高度为
60mm
，棒料露出高度为
60mm
，其中，
[0032]上下两层电控液压系统不施加压力，中间层施加大压力紧固中间部分
。
[0033]第三步
、
将露出的
60mm
坯料全部压入金属套内，成形速率
0.5s
‑1，中间由于有大压力限制变形，因此直径不发生变化，两端由于无限制，棒料直径由
30mm
变形为
40mm
，得到两头大中间小的棒料
。
[0034]实施例3[0035]采用本专利技术对
Ti
‑
47Al
‑
2Cr
‑
2Nb
‑
0.15B TiAl
合金镦粗成形制坯，包括以下步骤：
[0036]第一步
、
将一根直径
Φ
25mm
，长度
240mm
的
Ti
‑
47Al
‑
2Cr
‑
2Nb TiAl
合金棒料，涂抹单边
1mm
的隔热涂料，装入内径
27mm
，外径
35mm
的
TA2
钛管中，整体加热到
1200℃
，保温
180min
；
[0037]第二步
、
将坯料整体放入内径
35.7mm
的五层金属套中，最外上下两层金属套高度均为
30mm
，中间一层高度为
50mm
，棒料露出高度为
70mm
，电控液压系统从最外层到里层施加逐渐加大的压力，
[0038]第三步
、
将露出的
70mm
坯料全部压入金属套内，成形速率
0.1s
‑1，中间由于有大压力限制变形，因此直径不发生变化，两端由于越往外压力越小，棒料直径从中间往两端逐渐增大，得到两头大中间小的棒料
。
[0039]实施例4[0040]采用本专利技术对
Ti
‑
45Al
‑
8NB TiAl
合金镦粗成形制坯，包括以下步骤：
[0041]第一步
、
将一根直径
Φ
23mm
，长度
250mm
的
Ti
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高长径比
TiAl
棒料镦粗模具，设置于压力机的上下工作台之间，其特征在于：包括多节金属套，所述金属套呈中空的筒状结构，其中部具有供
TiAl
棒料安装的通孔，其中各层金属套竖直排列，各层之间可以沿径向滑动，各层金属套外端通过电控液压系统与外层金属环连接，电控液压系统控制不同层金属套受到的的径向压力，
TiAl
棒料与金属套通孔内壁之间设有金属外壳和隔热材料
。2.
根据权利要求1所述的一种高长径比
TiAl
棒料镦粗模具，其特征在于：所述
TiAl
棒料露出金属套部分的长度与金属外壳直径比值小于
2。3.
根据权利要求1所述的一种高长径比
TiAl
棒料镦粗模具，其特征在于：所述
TiAl
棒料总高径比为3‑
12。4.
根据权利要求1所述的一种高长径比
TiAl
棒料镦粗模具，其特征在于：所述金属套分为3‑5层
。5.
一种高长径比
TiAl
棒料镦粗成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
将
TiAl
棒料包裹隔热材料和金属外壳后，整体进行加热并保温；
S2、
将包裹隔热材料及金属外壳的
TiAl
棒料整体塞入多节金属套内，外端通过电控液压系统与外层金属环连接，电控液压系统控制不...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志力，华林，张嘉恒，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：