[發(fā)明專利]一種內(nèi)含硬質(zhì)α夾雜的鈦合金離心葉輪盤(pán)件制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910281706.2
• 申請(qǐng)日: 2019-04-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110014268A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉海賓;蔡雨升;雷家峰;楊銳;單曉明;郭小軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): B23P15/00
• 分類號(hào): B23P15/00;C22F1/18
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)含硬質(zhì)α夾雜的鈦合金離心葉輪盤(pán)件制造方法，包括以下步驟：(1)按照盤(pán)件及硬質(zhì)α夾雜尺寸的要求，將鈦合金棒材、硬質(zhì)α夾雜切成合適的尺寸；(2)通過(guò)鍛造模擬，確定棒材中的夾雜位置，在該位置打孔，將切割好的硬質(zhì)α夾雜放置孔內(nèi)；(3)沿切割面將棒材焊接；(4)棒材焊接完成后，置入熱壓爐內(nèi)進(jìn)行保溫保壓處理；(5)采用植入硬質(zhì)α夾雜的棒材單向鍛造成盤(pán)坯；(6)按照盤(pán)件的熱處理制度進(jìn)行處理；(7)對(duì)加工后的盤(pán)件進(jìn)行夾雜檢測(cè)與定位；(8)按照盤(pán)件設(shè)計(jì)要求加工成離心葉輪。本發(fā)明解決現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)適航認(rèn)證的需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)含硬質(zhì)α夾雜的鈦合金離心葉輪盤(pán)件制造方法。

背景技術(shù)

隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)水平的提升，民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)適航認(rèn)證是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)民用的必經(jīng)之路。然而在航空飛行史上，有不少飛行事故與鈦合金構(gòu)件的冶金質(zhì)量有著直接的關(guān)系。從1962年至1990年間，美國(guó)共有25起飛行事故是由于熔煉工藝導(dǎo)致的鈦合金冶金缺陷引起的，其中：19起是因?yàn)殁伜辖鹬械膴A雜(硬質(zhì)α夾雜)缺陷引起的，另外6起是因?yàn)槌煞制鲆鸬模@然鈦合金中的硬質(zhì)α夾雜缺陷已經(jīng)成為鈦合金構(gòu)件材料失效的主要因素之一。因此，國(guó)內(nèi)民航總局適航條款FAA-AC33.15中規(guī)定必須評(píng)估鈦合金中硬質(zhì)α夾雜對(duì)限壽件壽命的影響。然而目前國(guó)內(nèi)在夾雜缺陷盤(pán)件壽命的影響處于起步階段，尚未突破內(nèi)含硬質(zhì)α夾雜鈦合金盤(pán)件的制備技術(shù)，因此無(wú)法開(kāi)展全尺寸內(nèi)含夾雜盤(pán)件的壽命分析，這嚴(yán)重影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)的適航認(rèn)證進(jìn)程。

發(fā)明內(nèi)容

為了滿足目前國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航認(rèn)證的需要，實(shí)現(xiàn)鈦合金中夾雜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)限壽件的壽命評(píng)估技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)含硬質(zhì)α夾雜的鈦合金離心葉輪盤(pán)件制造方法，可以制造出內(nèi)含夾雜的鈦合金盤(pán)件，解決現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)適航認(rèn)證的需要。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種內(nèi)含硬質(zhì)α夾雜的鈦合金離心葉輪盤(pán)件制造方法，包括以下步驟：

(1)材料準(zhǔn)備：按照鍛件模鍛工藝及內(nèi)部硬質(zhì)α夾雜的尺寸要求，將鈦合金棒材切成滿足鍛造工藝的規(guī)格，采用線切割將硬質(zhì)α夾雜切成顆粒狀；

(2)缺陷置入：按照盤(pán)件內(nèi)部硬質(zhì)α夾雜的位置要求，通過(guò)成形模擬，確定鍛造用棒材內(nèi)部夾雜位置，沿該位置所處的平面進(jìn)行鋸切，將鋸切面磨平后在夾雜所處的位置進(jìn)行打孔，并將切割好的硬質(zhì)α夾雜放置孔內(nèi)；

(3)棒材焊接：沿著棒材的切割面，采用真空焊接技術(shù)將棒材進(jìn)行焊接，并對(duì)焊縫部位進(jìn)行打磨處理；

(4)棒材熱壓：將焊接后的棒材放置于熱壓爐內(nèi)進(jìn)行保溫保壓，使棒材沿著切割面實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合；

(5)盤(pán)件模鍛：采用等溫、單向鍛造工藝，將熱壓處理后內(nèi)含硬質(zhì)α夾雜的棒材制備成盤(pán)坯；

(6)熱處理：按照盤(pán)件要求的熱處理制度進(jìn)行熱處理；

(7)夾雜檢測(cè)：采用接觸與水浸超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)盤(pán)坯內(nèi)部硬質(zhì)α夾雜進(jìn)行檢測(cè)，并精確確定夾雜的位置；

(8)盤(pán)件加工：按照盤(pán)坯內(nèi)部硬質(zhì)α夾雜的位置進(jìn)行盤(pán)件的定位加工，加工過(guò)程需要進(jìn)行至少兩次缺陷的檢測(cè)與定位；加工后的盤(pán)件進(jìn)行缺陷檢測(cè)，并進(jìn)行定位。

所述的內(nèi)含硬質(zhì)α夾雜的鈦合金離心葉輪盤(pán)件制造方法，步驟(1)中，硬質(zhì)α夾雜顆粒的尺寸范圍為0.3～3mm。

所述的內(nèi)含硬質(zhì)α夾雜的鈦合金離心葉輪盤(pán)件制造方法，步驟(2)中，在夾雜所處的位置打孔尺寸與硬質(zhì)α夾雜尺寸匹配。

所述的內(nèi)含硬質(zhì)α夾雜的鈦合金離心葉輪盤(pán)件制造方法，步驟(4)中，保溫保壓的工藝參數(shù)如下：保溫溫度為930～950℃，保溫壓強(qiáng)為100～150MPa，保溫時(shí)間為2～6h。