[發明專利]一種TA15鈦合金產品的滲氧方法

在審

• 申請號: 201610155497.3
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105671478A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 樊開倫;裴烈勇;陳濤;劉勇德;徐韜
• 申請（專利權）人: 貴州航天精工制造有限公司
• 主分類號: C23C8/12
• 分類號: C23C8/12;C23C8/80
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 劉楠

技術領域

本發明公開了一種TA15鈦合金產品的滲氧方法。屬于航空發動機TA15鈦合金產品 滲氧工藝技術領域。

背景技術

鈦及鈦合金所具有的優良綜合性能，在航天航空等軍事工業和汽車等民用工業部 門獲得了廣泛應用。為提高產品的耐磨性，我國某型號航空發動機用TA15襯套與球頭產品 要求在其磨損表面進行α處理，α處理層深度不小于0.035mm、硬度≥500HV0.3。所述α處理層 實際上就是鈦合金的滲氧處理。但在產品試制過程中，采用常規α處理后滲氧層表面硬度太 高且α處理層深有限，表面氧化層也不能通過表面處理去除，最終導致產品α處理層深和硬 度不能滿足技術指標。因此，常規的滲氧方法不能保證TA15鈦合金產品對α處理層深和硬度 的要求。

發明內容

本發明提供一種TA15鈦合金產品的滲氧方法。以解決某型號航空發動機用TA15襯 套與球頭產品達不到α處理層深度至少0.035mm、硬度≥500HV0.3要求的技術難題。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種TA15鈦合金產品的滲氧方法，采用氧化滲氧工藝+分解滲氧工藝，氧化滲氧工藝參 數：低于100℃入爐，加熱升溫至870℃，保溫540min，空冷；分解滲氧工藝參數：600～800℃ 入爐，保溫溫度800～900℃，保溫960min，空冷；以保證產品滲氧面要求α處理層深至少 0.035mm、硬度≥500HV0.3。

前述滲氧方法中，所述分解滲氧工藝參數：600～800℃入爐，加熱升溫至850℃，保 溫960min，空冷。

前述滲氧方法中，分解滲氧采用隔絕空氣加熱法；具體是在零件四周用石英砂將 零件與空氣隔絕，或在零件四周用金屬鐵屑將零件與空氣隔絕，或在零件四周用石棉板將 零件與空氣隔絕，或采用真空加熱將零件與空氣隔絕加熱。

與現有技術相比，本發明采用氧化滲氧工藝+分解滲氧工藝的方法，通過在空氣介 質中進行氧化滲氧，發生Ti+O2?TiO2，生成一種極薄、致密和穩定的氧化膜，即二氧化鈦， 它具有保護作用，阻止氧向金屬內部分解而不進一步氧化。為了獲得滲氧面要求α處理層深 至少0.035mm、硬度≥500HV0.3的TA15產品，就需要讓生成的TiO2分解出氧原子向內進行分 解，形成固溶體引起晶格畸變從而產生強化效果。采用分解滲氧處理就是促使氧化滲氧時 生成的TiO2繼續向內進行分解，使α處理層深增大，滲氧外表面硬度降低，滲層硬度增加。這 樣既可以實現后續能進行精密加工，同時也保證了α處理層深和硬度指標滿足技術要求。因 此，本發明可在鈦合金滲氧領域進行推廣。

試驗例

將規格Φ23×20的TA15試樣8件清洗并烘干，采用雙聯爐進行氧化滲氧處理，裝爐時試 樣立放，滲氧面朝上，并做好標記擺放在專用工裝上，低于100℃入爐。把裝有零件的工裝放 在雙聯爐或馬弗爐高溫區的有效加熱區的中央，隨爐升溫，加熱溫度870℃，到溫計時，保溫 540min，保溫結束后空冷，然后分別檢測每一件試樣滲氧面的α處理層深度和硬度，（距表面 0.05mm的HV0.3硬度）。檢測結束后將試樣清洗并烘干，按相同的裝爐方式進行裝爐，采用雙 聯爐進行分解滲氧處理，零件四周用烘干的石英砂填滿覆蓋，石英砂覆蓋厚度高出零件 50mm以上并壓緊，在600～800之間℃入爐。把填滿石英砂的帶零件的工裝放在雙聯爐高溫 區的有效加熱區的中央，加熱溫度850℃，到溫計時，保溫960min，保溫結束后空冷。最后分 別檢測每一件試樣滲氧面的α處理層深度和硬度（距表面0.05mm的HV0.3硬度）。結果表明： 氧化滲氧后滲層深度平均值為0.090mm，硬度平均值為588HV0.3；分解滲氧后滲層深度平均 值為0.138mm，硬度平均值為578HV0.3。在氧化滲氧的基礎上進行分解滲氧后滲層深度平均 增加了53.33%，而硬度只降低了1.7%。因此，在扣除精加工余量的情況下也完全能夠保證 TA15鈦合金產品滲氧面要求α處理層深至少0.035mm、硬度≥500HV0.3的技術指標。

以下是試驗檢測數據

1、氧化滲氧后的滲層深度與硬度

2、分解滲氧后的滲層深度與硬度。

具體實施方式

下面結合實施例子對本發明作進一步的詳細說明。但不作為對本發明的任何限制 依據。