[發明專利]一種鈦合金薄壁件熱等靜壓控形方法

在審

• 申請號: 202010099243.0
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111266588A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 黃西娜;岳文;丁首斌;佘丁順;田斌;康嘉杰;付志強
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: B22F3/15
• 分類號: B22F3/15;B22F9/08;B22F1/00;B22F5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種鈦合金薄壁件熱等靜壓控形方法，其特征在于：根據所述的鈦合金薄壁件的尺寸和外表面的形狀設計加工出合理的包套，該包套包括有帶有真空孔（1）的蓋片（2）、帶有裝粉口（3）的頂板（4）、圓筒壁（5）、固定模具（6）的剛性墊板（7）、底板（8），包套采用圓柱形設計，然后將鈦合金粉末（9）裝入包套中。

2.根據權利要求1所述的一種鈦合金薄壁件熱等靜壓控形方法，其特征在于：具體設計步驟如下：

1）根據所需成形的鈦合金薄壁件設計包套和內置模具（6）的尺寸及形狀；

2）通過數值模擬方法確定不同包套、鈦合金粉末（9）以及模具（6）的參數下鈦合金薄壁件的變形情況，確定出以下最佳控形參數；

3）選擇模具（6）的材料：模具（6）材料為高純石墨；

4）選擇包套的材料：蓋片（1）、頂板（4）、圓筒壁（5）和底板（8）的材料為304不銹鋼，剛性墊板（7）采用45#鋼；

5）確定鈦合金粉末（9）粒度分布：利用氣霧化法制備出球形鈦合金粉末（9），并篩分出-60-+325目的粉末；

6）確定模具定位：所需成形的鈦合金薄壁件開口朝下，并正對剛性墊板（7），鈦合金薄壁件開口處的石墨模具最厚；

7）確定包套壁厚：圓筒壁（5）、模具（6）及剛性墊板（7）的厚度依據成形要求而確定，圓筒壁厚度為5-10mm、模具采用不易變形的實心高純石墨、剛性墊板厚度為20-25mm；

8）依據以上控形參數進行熱等靜壓成形過程，對成形的鈦合金薄壁件分別進行致密度及變形量、力學性能、微觀組織和元素擴散的實驗驗證。

3.根據權利要求1所述的一種鈦合金薄壁件熱等靜壓控形方法，其特征在于：鈦合金薄壁件熱等靜壓成形過程步驟如下：

1）根據權利要求2所述的設計方法加工所需工件備用；

2）為防止在裝粉、焊接、運輸等過程造成模具（6）移動，設計剛性墊板（7）定位模具（6），同時將剛性墊板固定在底板上；

3）將模具（6）底部嵌入剛性墊板（7）中，采用過盈配合，然后將其嵌入底板（8）的凹槽中，采用過盈配合，套上圓筒壁（5），蓋上頂板（4），焊實頂板（4）、圓筒壁（5）和底板（8）的連接處，焊接后的包套通過氦質譜檢漏儀檢測氣密性，使用氦質譜檢漏儀檢測抽真空至10^-11—10^-12Pa，若漏氣則重新焊接，直至氣密性達到要求；

4）將篩選好的鈦合金粉末（9）通過裝粉口（3）裝入焊接后的包套內，以機械振動或人工振動的方式使鈦合金粉末（9）充分壓實；

5）將帶有真空孔（1）的蓋片（2）置于頂板（4）的裝粉口（3）上，將蓋片（2）與頂板（4）連接處焊封后，按步驟3）中真空度要求再次檢漏；

6）將封好的包套置于電阻爐加熱至580℃-620℃并保溫，同時利用分子泵通過真空孔（1）抽真空，直至包套內部真空度達到10^-4—10^-5Pa，然后將真空孔（1）焊實，在此過程中直至成形結束，為避免破壞整體氣密性或損壞石墨模具（6），不可倒置包套；

7）將上述步驟6）中處理后的包套置于熱等靜壓設備中，熱等靜壓設備內部同時升溫升壓，在2小時內使設備內部溫度升至900℃-950℃，同時壓力達到120-150MPa，保溫保壓3-5小時，降溫降壓時間為1-2小時；

8）采用線切割去除剛性墊板（7）及底板（8），隨后用機械加工的方法剝離包套，加工出鈦合金薄壁件的外表面，得到內嵌模具（9）的鈦合金薄壁件半成品；

9）采用人工剝離和噴砂等方法去除鈦合金薄壁件半成品內嵌模具（9），得到最終成形符合要求的鈦合金薄壁件。

4.根據權利要求1所述的一種鈦合金薄壁件熱等靜壓控形方法，其特征在于：所述的模具（6）的形狀與待成形鈦合金薄壁件內腔形狀一致。

5.根據權利要求1所述的一種鈦合金薄壁件熱等靜壓控形方法，其特征在于：所述的模具（6）要是一個整體。

6.根據權利要求1所述的一種鈦合金薄壁件熱等靜壓控形方法，其特征在于：所述的石墨模具要用一定厚度的剛性墊板（7）進行固定，同時石墨模具的底部要留有一定的厚度。