[發(fā)明專利]用于帶阻尼凸臺的粉末鈦合金葉片預制坯的快速成形方法

有效

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• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109226750B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 方爽;蘭博;姜濤;李凱
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)北京航空材料研究院
• 主分類號: B22F3/10
• 分類號: B22F3/10;B22F3/035;B22F5/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

本發(fā)明是一種用于帶阻尼凸臺的粉末鈦合金葉片預制坯的快速成形方法，該方法的步驟包括粉末錠坯制作、粉末快速成型模具設計及鍛造工藝，該方法的特點是將粉末裝入包套內(nèi)直接旋轉(zhuǎn)擠壓成型，能夠得到組織致密，晶粒均勻、細小的粉末鈦合金構(gòu)件，簡化了工藝流程，縮短了研制周期，降低構(gòu)件制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種用于帶阻尼凸臺的粉末鈦合金葉片預制坯的快速成形方法，屬于熱加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及粉末鈦合金構(gòu)件制備工藝的改進。

背景技術(shù)

粉末鈦合金是為了解決鑄鍛合金高合金化造成的凝固偏析和變形困難而發(fā)展起來的材料。高合金化粉末鈦合金具有耐高溫、高強韌性和低裂紋擴展速率等綜合性能優(yōu)異的優(yōu)點，可以用來制造高性能、高可靠性、長壽命先進航空發(fā)動機用葉片、盤件等耐高溫部件。但是，高合金化粉末鈦合金一般對溫度及其敏感，加工窗口窄，屬于難變形合金，導致在工藝執(zhí)行和組織控制過程中存在一定的困難。粉末鈦合金構(gòu)件主要采用粉末熱等靜壓+鍛造的工藝方法制備，其工藝特點是工藝復雜，制備周期長，成本高。

鈦合金葉片通常是帶有榫頭、葉身薄且扭角大、甚至帶阻尼凸臺特征的復雜形狀構(gòu)件，僅通過模鍛工序難以實現(xiàn)葉片鍛件的成形，因此鍛造葉片通常采用預成形制坯+模鍛技術(shù)制備。目前葉片預成形制坯多采用擠壓+鐓粗、自由鍛或平鍛技術(shù)，由于葉片預制坯形狀復雜，現(xiàn)有制坯技術(shù)存在工序繁雜、制坯效率低、尺寸精度控制差、組織均勻性差和穩(wěn)定性差等問題，制約著葉片鍛件制備的整體性能和成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明正是針對上述現(xiàn)有國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設計提供了一種用于粉末鈦合金葉片預制坯的快速成形方法，其目的是提高粉末鈦合金葉片預制坯的生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

該種用于帶阻尼凸臺的粉末鈦合金葉片預制坯的快速成形方法，其特征在于：該方法的步驟是：

步驟一、鈦合金粉末錠坯制備

根據(jù)構(gòu)件尺寸制作圓柱形不銹鋼包套，將鈦合金粉末填裝在包套中，對包套內(nèi)部抽真空后封焊，得到圓柱狀的粉末錠坯；

步驟二、制備成形模具

該成形模具由上模1、上外筒2、下外筒4和下模5構(gòu)成成形模具型腔，其中，上模1、下模5分別固定在壓機的上、下工作臺上，可以沿軸向上下作動，上外筒2、下外筒4同樣分別固定在壓機的上、下工作臺上，可以繞軸向作圓周旋轉(zhuǎn)運動，以及垂直于軸向作徑向進給運動，上模1能夠在上外筒2的內(nèi)腔中上下滑動，下模5能夠在下外筒4的內(nèi)腔中上下滑動；

步驟三、加熱鈦合金粉末錠坯

將鈦合金粉末錠坯加熱到800～1000℃，進行保溫，保溫時間按以下公式計算：

T_保溫時間＝D_{粉末錠坯截面直徑}×1.7min/mm 公式1

式中：D_{粉末錠坯截面直徑}是指鈦合金粉末錠坯的直徑；

步驟四、粉末直接旋轉(zhuǎn)擠壓成形

將保溫后的鈦合金粉末錠坯放入模具型腔內(nèi)快速成形，鈦合金粉末錠坯的轉(zhuǎn)移時間控制在1min以內(nèi)，上外筒2和下外筒4同步旋轉(zhuǎn)、進給運動，旋轉(zhuǎn)速度為10rad/min～20rad/min，進給速度為10mm/s～20mm/s，在旋轉(zhuǎn)和進給過程中，鈦合金粉末錠坯在模具型腔內(nèi)向四周擴展變形，隨著鈦合金葉片預制坯的阻尼臺部分充滿模具型腔，此時，上外筒2和下外筒4停止運動，安裝在壓機上、下工作臺上的上模1和下模5同時分別沿軸向向下和向上運動，直至接觸到粉末錠坯，且壓力達到300MPa～500MPa，上模1和下模5停止運動，并保壓5～60s，然后出模得到粉末鍛坯，置于空氣中自然冷卻；

步驟五、包套去除