降低TC4钛合金叶片变形抗力的锻造方法技术

本发明专利技术涉及一种降低TC4钛合金叶片变形抗力的锻造方法，用于解决现有的TC4钛合金高温压缩变形过程中变形抗力大的技术问题。技术方案是通过对TC4合金进行固态置氢处理，以及锻造工艺参数的优化。使TC4钛合金高温压缩变形过程中变形抗力由现有技术的62～150MPa降低30～80MPa，相同条件下TC4钛合金高温压缩变形过程中变形抗力降低了47～62％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钛合金叶片的锻造方法，具体是一种降低TC4钛合金叶片变形抗力的锻造方法。
技术介绍
风扇叶片是涡扇航空发动机的重要零件，其形状复杂，具有明显的变截面，大扭角和薄的叶身，有的叶片甚至叶尖带冠且叶身带阻尼台。风扇叶片工作条件比较恶劣，而钛合金具有比强度高、耐腐蚀和耐高温等一系列优点，这使得钛合金在风扇叶片领域获得了大量的应用。钛合金属于难变形材料，其锻造过程中变形抗力大、锻造工艺性差。文献1 “TC4钛合金高温压缩变形行为的研究，曲银化，材料开发及应用，2006， 2 :24-29公开了 TC4合金在锻造温度为850°C、应变速率为0. 01s—1时最大变形抗力为 150MPa，锻造温度为900°C、应变速率为0. Is—1时最大变形抗力为130MPa。文献2 TC4钛合金高温变形行为及其流动应力模型，罗皎，中国有色金属学报， 2008,8 :1395-1401”报道了 TC4合金在锻造温度为930°C、应变速率为0. Is—1时最大变形抗力为62MPa。钛合金叶片锻造过程中变形抗力大就要求设备具有较大的吨位，而风扇叶片的尺寸也往往受到设备吨位的限制，即已有条件常常无法满足大型钛合金叶片的锻造生产。另外，变形抗力大也使得对锻造模具用材料的强度要求高，这增加了模具成本。如何降低钛合金叶片锻造过程中的变形抗力一直是钛合金叶片锻造的一大难题。
技术实现思路
为了克服现有的TC4钛合金高温压缩变形过程中变形抗力大的不足，本专利技术提供一种降低TC4钛合金叶片变形抗力的锻造方法。该方法通过对TC4合金进行固态置氢处理， 以及锻造工艺参数的优化，可以降低TC4钛合金高温压缩变形过程中变形抗力。本专利技术的技术方案是一种降低TC4钛合金叶片变形抗力的锻造方法，其特点是包括下述步骤步骤一、将TC4合金表面用丙酮清洗后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到 1. 0Χ1(Γ3 1. 5 X 10 ,以 5 15°C /min 的速度加热至 700 850°C，保温 10 15min， 按钛合金的重量百分比充入0. 2 0. 5%的氢气，充入氢气的流量为0. 5 1. 5L/min，保温 2 池，以5 10°C /min的速度冷却至室温，即得到固态置氢钛合金；步骤二、将固态置氢钛合金机械加工成固态置氢钛合金预制坯料；步骤三、对固态置氢钛合金预制坯料表面进行吹砂和打磨处理；步骤四、在固态置氢钛合金预制坯料表面喷涂玻璃润滑剂；步骤五、安装锻造模具，上下模分别固定于等温锻液压机上下工作台面上，将炉温升至850 930°C保温待用；步骤六、将固态置氢钛合金预制坯料放置于锻造模具的下模上，保温10 20min， 对固态置氢钛合金预制坯料进行锻造，上模压下速度为0. 1 1. Omm/s，上下模具闭合后即得到固态置氢钛合金叶片锻件；步骤七、将固态置氢钛合金叶片锻件去处飞边；步骤八、对固态置氢钛合金叶片锻件进行吹砂和打磨处理；步骤九、将固态置氢钛合金叶片锻件表面清洁后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到1. 0X10—3 1. 5 X10_3Pa，以5 15°C /min的速度加热至700 750°C，炉内真空度高于3 X KT3Pa后保温2 3h，以5 10°C /min的速度冷却至室温。本专利技术的有益效果是由于对TC4合金进行固态置氢处理，以及锻造工艺参数的优化，使TC4钛合金高温压缩变形过程中变形抗力由现有技术的62 150MPa降低30 80MPa，相同条件下TC4钛合金高温压缩变形过程中变形抗力降低了 47 62%。下面结合具体实施方式对本专利技术作详细说明。具体实施例方式实施例1 步骤一、固态置氢将Cj539mm>^62mm的TC4合金圆柱表面用丙酮清洗后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到1. 0X10_3Pa，以约5°C /min的速度加热至700°C，保温15min， 按TC4合金的重量百分比充入0. 5 %的氢气，充入氢气的流量为0. 5L/min,保温3h，以大约10°C /min的速度冷却至室温；步骤二、机械加工将固态置氢钛合金圆柱机械加工成固态置氢钛合金预制坯料；步骤三、吹砂和打磨对固态置氢钛合金预制坯料表面进行吹砂和打磨处理；步骤四、喷涂润滑剂在固态置氢钛合金预制坯料表面喷涂天力创牌Ti-5D 玻璃润滑剂；步骤五、安装模具及预热安装锻造模具，上下模分别固定于等温锻液压机上下工作台面上。将等温锻加热炉升温至850°C保温待用；步骤六、锻造将固态置氢钛合金预制坯料放置于锻造模具的下模上，保温lOmin，对固态置氢钛合金预制坯料进行锻造， 上模压下速度为0. lmm/s，上下模具闭合后即得到固态置氢钛合金叶片锻件；步骤七、去飞边将固态置氢钛合金叶片锻造坯料去处飞边；步骤八、吹砂和打磨对固态置氢钛合金锻件表面进行吹砂和打磨处理；步骤九、除氢将固态置氢钛合金锻件表面清洁后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到1.0X10_3Pa，以5°C /min的速度加热至750°C，炉内真空度高于 3 X KT3Pa后保温2h，以约10°C /min的速度冷却至室温。经测试，锻造过程中，锻造温度为850°C，应变速率约为0. OliT1时变形抗力约为 80MPa，与
技术介绍
的文献1相比，变形抗力降低了约47%。实施例2:步骤一、固态置氢将Φ39πιπι>^62πιπι的TC4合金圆柱表面用丙酮清洗后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到1. 5X 10 ,以约15°C /min的速度加热至850°C，保温IOmin, 按TC4合金的重量百分比充入0. 2%的氢气，充入氢气的流量为lL/min，保温2h，以约5°C / min的速度冷却至室温；步骤二、机械加工将固态置氢钛合金机械加工成固态置氢钛合金预制坯料；步骤三、吹砂和打磨对固态置氢钛合金预制坯料表面进行吹砂和打磨处理；步骤四、喷涂润滑剂在固态置氢钛合金预制坯料表面喷涂天力创牌Ti-5D玻璃润滑剂；步骤五、安装模具及预热安装锻造模具，上下模分别固定于等温锻液压机上下工作台面上。 将等温锻加热炉升温至930°C保温待用；步骤六、锻造将固态置氢钛合金预制坯料放置于锻造模具的下模上，保温20min，对固态置氢钛合金预制坯料进行锻造，上模压下速度为 l.Omm/s，上下模具闭合后即得到固态置氢钛合金叶片锻件；步骤七、去飞边将固态置氢钛合金叶片锻件去处飞边；步骤八、吹砂和打磨将固态置氢钛合金叶片锻件表面进行吹砂和打磨处理；步骤九、除氢将固态置氢钛合金叶片锻件表面清洁后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到1. 5 X 10 ,以15°C /min的速度加热至700°C，炉内真空度高于3 XKT3Pa 后保温3h，以约5°C /min的速度冷却至室温。经测试，锻造过程中，锻造温度为930°C，应变速率约为0. Is1时变形抗力约为 30MPa，与
技术介绍
的文献2相比，变形抗力降低了约53 %。实施例3:步骤一、固态置氢将Φ39πιπι>^62πιπι的TC4合金圆柱表面用丙酮清洗后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到1. 0X10_3Pa，以约IO0C /min的速度加热至800°C，保温IOmin, 按TC4合金的重量百分比充入0. 3%的氢气，充入氢气的流量为1. 5L/min，保温2本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种降低ＴＣ４钛合金叶片变形抗力的锻造方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一、将ＴＣ４合金表面用丙酮清洗后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到１．０×１０－３～１．５×１０－３Ｐａ，以５～１５℃／ｍｉｎ的速度加热至７００～８５０℃，保温１０～１５ｍｉｎ，按钛合金的重量百分比充入０．２～０．５％的氢气，充入氢气的流量为０．５～１．５Ｌ／ｍｉｎ，保温２～３ｈ，以５～１０℃／ｍｉｎ的速度冷却至室温，即得到固态置氢钛合金；步骤二、将固态置氢钛合金机械加工成固态置氢钛合金预制坯料；步骤三、对固态置氢钛合金预制坯料表面进行吹砂和打磨处理；步骤四、在固态置氢钛合金预制坯料表面喷涂玻璃润滑剂；步骤五、安装锻造模具，上下模分别固定于等温锻液压机上下工作台面上，将炉温升至８５０～９３０℃保温待用；步骤六、将固态置氢钛合金预制坯料放置于锻造模具的下模上，保温１０～２０ｍｉｎ，对固态置氢钛合金预制坯料进行锻造，上模压下速度为０．１～１．０ｍｍ／ｓ，上下模具闭合后即得到固态置氢钛合金叶片锻件；步骤七、将固态置氢钛合金叶片锻件去处飞边；步骤八、对固态置氢钛合金叶片锻件进行吹砂和打磨处理；步骤九、将固态置氢钛合金叶片锻件表面清洁后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到１．０×１０－３～１．５×１０－３Ｐａ，以５～１５℃／ｍｉｎ的速度加热至７００～７５０℃，炉内真空度高于３×１０－３Ｐａ后保温２～３ｈ，以５～１０℃／ｍｉｎ的速度冷却至室温。...

【技术特征摘要】
1. 一种降低TC4钛合金叶片变形抗力的锻造方法，其特征在于包括下述步骤 步骤一、将TC4合金表面用丙酮清洗后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到1. 0X 10_3 1. 5 X 10 ,以5 15°C /min的速度加热至700 850°C，保温10 15min，按钛合金的重量百分比充入0. 2 0. 5%的氢气，充入氢气的流量为0. 5 1. 5L/min，保温2 3h，以 5 10°C /min的速度冷却至室温，即得到固态置氢钛合金；步骤二、将固态置氢钛合金机械加工成固态置氢钛合金预制坯料； 步骤三、对固态置氢钛合金预制坯料表面进行吹砂和打磨处理； 步骤四、在固态置氢钛合金预制坯料表面喷涂玻璃润滑剂；步骤五、安装锻造模具，上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淼泉，于卫新，罗皎，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87