【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛铝合金构件制备，具体涉及一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法。
技术介绍
1、钛铝合金是一种在航空、航天、军工和汽车发动机领域具有广阔应用前景的新型轻质高温结构材料，具有低密度、高比强度、高比刚度、良好抗氧化性、抗蠕变性、抗疲劳性、良好阻燃性等优异性能，服役温度区间达到600-850℃，密度仅有镍基高温合金的一半，是替代高比重镍基高温合金的重要轻质耐高温金属结构材料，可实现减重40～50％，从而大幅提升装备的性能。目前钛铝合金构件在国外已经实现了工程应用。自从2007年美国ge公司制造生产的钛铝合金叶片应用于波音787飞机的genx发动机开始，已经有15年的应用经验。欧洲也已经将钛铝合金叶片应用到空客320飞机发动机，并试飞成功。钛铝合金在民用航空发动机上的应用，实现了单台发动机减重200磅，极大地提高了发动机的各项性能指标。另外，欧美日等将钛铝合金已成功应用于汽车增压涡轮和排气阀，大幅度提高了发动机的启动性及动态响应性，降低了发动机废气排放量，提高了发动机燃油热效率。
2、钛铝合金热锻技术一直是其研发生产的主要方向之一。作为难加工材料，钛铝合金高温锻造温度非常高，一般需要将钛铝合金加热到1200-1350℃进行，普通高温锻造过程中由于热量耗散、温度场变化较大、钛铝合金表面剧烈氧化等原因，很容易造成钛铝合金表面形成大量氧化皮和锻件开裂，成材率很低，难以进行大规模生产，不适用于钛铝合金。目前，为了防止钛铝合金锻造过程中热量的大量耗散导致的温度场不均匀以及钛铝合金高温剧烈氧化，
3、钛铝合金的显微组织严重影响其力学性能，钛铝合金经过高温锻造后，必须通过热处理来调控其显微组织，普遍认为，具有细小均匀的全片层组织的钛铝合金综合力学性能最佳。为了获得这种细小均匀的全片层组织，目前国内外均是采用对钛铝合金锻件加热到α单相区保温一定时间后炉冷获得，这种技术的高温锻造和热处理是分开进行的，不能连续完成。由于热处理过程还需要将锻件重新加热到α单相区(一般温度达到1300℃以上)，增加了工艺流程，必然会耗费更多的电能，成本也会显著增加。另外，由于热处理过程中会发生相变及静态再结晶，由于没有外力约束，这种相变及再结晶也必然会造成钛铝合金锻件的尺寸发生改变，不能控制钛铝合金构件的尺寸精度，这种热处理带来的尺寸偏差难以实现钛铝合金构件精确成形，必须进行后续的机械加工才能达到尺寸精度要求，这也必然会导致最终构件的成本增加。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，以解决上述钛铝合金锻件存在的问题。
2、本专利技术采用真空等温锻造技术进行钛铝合金锻件的制备，在真空状态下锻造，不会由于发生剧烈氧化造成钛铝合金锻件尺寸精度的偏差，另外，因为是等温锻造，钛铝合金温度场均匀性显著改善，锻件不会出现裂纹等缺陷，质量明显提高；在锻造完成后，不卸载压力，将温度直接调整到热处理温度，在锻造模具中直接对钛铝合金锻件进行保压等温热处理，保温一定时间后进行炉冷，冷却到低于钛铝合金相变温度后再卸载压力，最后打开真空等温锻造设备，取出钛铝合金锻件，这样就实现了钛铝合金真空等温锻造和热处理的连续进行。本专利技术的方法不需要额外增加热处理设备，流程缩短，一道工序就能获得具有细小均匀全片层结构理想组织的构件，并且由于是在有外力约束下的热处理，确保了热处理过程中钛铝合金锻件不发生变形，实现了锻件尺寸精度的精确控制，达到了一步就制备出组织性能理想及成形精度高的钛铝合金构件的目的，与传统方法相比，构件制造成本显著降低，商业价值显著。
3、本专利技术的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，它是按照以下步骤进行的：
4、步骤1：将钛铝合金以及真空等温锻造设备的锻造模具表面均匀的涂敷一层锻造润滑剂；
5、步骤2：待涂覆润滑剂干燥后，将钛铝合金材料放入真空等温锻造设备的锻造模具下模上，对设备进行抽真空，真空度为10-4～30pa，待真空度达到要求后，开始加热，加热的设定温度为1100-1250℃，当钛铝合金和模具达到设定温度后进行保温，保温时间为1～200min；
6、步骤3：保温结束后对钛铝合金材料进行1100-1250℃下的真空等温锻造：首先降下锻造压头，待压头接触上模以及上模接触钛铝合金后，开始锻造，锻造压下速率为0.001～10mm/s，待钛铝合金压下量达到预设变形量后，停止锻造压头下压；
7、步骤4：停止锻造压头下压后进行保压，在保压条件下进行热处理，热处理温度为钛铝合金α单相区温度，将真空等温锻造设备加热温度调整到热处理温度并保温，保温时间为5～240min，热处理完毕后，停止加热进行炉冷；
8、步骤5：炉冷到钛铝合金相变温度以下，升起锻造压头，继续炉冷到室温-500℃；
9、步骤6：待冷却完成，从真空等温锻造设备中取出钛铝合金锻件，随后通过喷砂或打磨去除锻件表面润滑剂，得到钛铝合金构件。
10、进一步地，步骤1中所述的锻造润滑剂为石墨润滑剂、玻璃润滑剂、氮化硼润滑剂中的一种或几种。
11、进一步地，步骤1中所述的润滑剂的涂覆厚度为0.05～1.5mm。
12、进一步地，步骤2中对设备进行抽真空，真空度为10-3～20pa。
13、进一步地，步骤2中所述的加热的设定温度为1150～1200℃。
14、进一步地，步骤2中所述的保温时间为50～150min。
15、进一步地，步骤3中所述的保温结束后对钛铝合金材料进行1150～1200℃下的真空等温锻造。
16、进一步地，步骤3中所述的锻造压下速率为0.01～5mm/s。
17、进一步地，步骤4中所述的保温时间为50～150min。
18、进一步地，步骤5中所述的炉冷到室温-200℃。
19、所述的真空等温锻造设备为公开号cn115815505a，专利技术名称《一种超高温真空等温锻造装置及金属间化合物免包套等温锻造方法》的真空等温锻造设备。采用该设备能够实现稳定均匀升温至1100-1450℃并保温的目标。
20、本专利技术最主要的特点：
21、1锻造后连续热处理，两道工序间不存在降温过程；
22、2加压热处理，以保证锻造后构件热处理过程中不发生变形，以确保尺寸精度，是精确成形。
23、本专利技术包含以下有益效果：
24、真空等温锻造精确成形方法是钛铝合金精密锻件生产的理想方法，既不会由于高温氧化造成的氧化皮大量形成，也不会由于温度场不均匀引起的裂纹等缺陷，也不会由于热处理导致的构件变形从而降低尺寸精度，可以实现钛铝合金均匀变形和显微组织控制以及锻件的精确成形。具体优点如下：...
【技术保护点】
1.一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于步骤1中所述的锻造润滑剂为石墨润滑剂、玻璃润滑剂、氮化硼润滑剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于步骤1中所述的润滑剂的涂覆厚度为0.05～1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于步骤2中对设备进行抽真空，真空度为10-3～20Pa。
5.根据权利要求1所述的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于步骤2中所述的加热的设定温度为1150～1200℃。
6.根据权利要求1所述的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于步骤2中所述的保温时间为50～150min。
7.根据权利要求1所
8.根据权利要求1所述的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于步骤3中所述的锻造压下速率为0.01～5mm/s。
9.根据权利要求1所述的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于步骤4中所述的保温时间为50～150min。
10.根据权利要求1所述的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于步骤5中所述的炉冷到室温-200℃。
...【技术特征摘要】
1.一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于步骤1中所述的锻造润滑剂为石墨润滑剂、玻璃润滑剂、氮化硼润滑剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于步骤1中所述的润滑剂的涂覆厚度为0.05～1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于步骤2中对设备进行抽真空，真空度为10-3～20pa。
5.根据权利要求1所述的一种具有细小均匀全片层组织的钛铝合金构件真空等温锻造精确成形方法，其特征在于步骤2中所述的加热的设定温度为1150～1200℃。
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