[發明專利]一種減少鈦基合金熱旋壓成形過程中氧化缺陷的方法

有效

• 申請號: 202011499600.9
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112718429B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 單德彬;王思冰;徐文臣;陳宇;楊中澤;張偉清
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B05D7/14
• 分類號: B05D7/14;B05D5/00;B05D1/38;B05D3/02;B05D3/00;C22C14/00;C23C26/00;C23G1/10;C23G1/20
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

本發明提供了一種減少鈦基合金熱旋壓成形過程中氧化缺陷的方法，屬于鈦合金材料塑性成形技術領域。本發明在鈦基合金坯料表面涂覆一層石墨底層，有利于后期水基玻璃抗氧化涂層的清除；水基玻璃抗氧化涂層在高溫熱旋壓時能迅速融化形成具有化學惰性、粘滯的致密熔膜，具有一定的機械強度、潤濕性、熱穩定性并能在較長時間加熱條件下粘度變化不大的特性。本發明通過在坯料表層噴涂抗氧化涂層，在坯料表面形成一層致密的具有一定流動粘滯的隔氧層，阻斷鈦合金的吸氧途徑，減少氧化缺陷的產生；旋壓成形后，采用堿洗和酸洗相結合的方法，對旋壓件表面進行處理，可以有效清除表層殘留抗氧化涂層，保證鈦合金構件良好的表面質量。

技術領域

本發明涉及鈦合金材料塑性成形技術領域，尤其涉及一種減少鈦基合金熱旋壓成形過程中氧化缺陷的方法。

背景技術

鈦基合金因具有高比強度、耐熱耐腐蝕和較好的中溫性能等顯著優點，在航空航天、兵器工業、生物化工等領域獲得了廣泛的應用。然而，鈦基合金室溫塑性差，其塑性成形需要在高溫條件下進行。熱旋壓成形具有降低變形抗力、提高成形質量等優點而被廣泛用于鈦基合金的加工。

由于鈦基合金在較高溫度下具有很強的氧吸附作用，高溫氧化對其熱穩定性具有較大影響。一方面高溫鈦合金含鋁量較低，不足以在表面形成連續致密的保護性Al₂O₃氧化膜，高溫氧化時形成以多孔TiO₂為主的氧化膜，抗氧化性能差；另一方面氧滲透到基體中與鈦形成固溶體，使鈦基合金塑性明顯下降。因此，在熱旋壓過程中火焰持續加熱變形區域，在高溫條件下經歷多道次旋壓過程，鈦基合金表層氧化嚴重，會形成硬而脆的氧化皮和滲氧層，使鈦基合金力學性能下降，對后續塑形加工造成困難。

發明內容

本發明的目的在于提供一種減少鈦基合金熱旋壓成形過程中氧化缺陷的方法，可有效減少鈦基合金熱旋壓成形過程的氧化缺陷，提高鈦基合金旋壓件表面質量。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種減少鈦基合金熱旋壓成形過程中氧化缺陷的方法，包括以下步驟：

在鈦基合金坯料表面涂覆水基石墨，形成石墨底層；

在所述石墨底層的表面涂覆水基玻璃，形成抗氧化涂層，得到中間坯料；

將所述中間坯料進行熱旋壓成形，將所得旋壓件表面依次進行堿洗和酸洗。

優選的，所述水基石墨中石墨的質量含量為15～30％，余量為水；所述石墨的粒徑為5000～10000目。

優選的，所述水基玻璃中玻璃的質量含量為70～85％，余量為水；以質量百分含量計，所述水基玻璃中玻璃的化學組成包括：Al₂O₃2～4％、Na₂O15～20％、B₂O₃17～20％、CaO4～8％、MgO0～2％、Li₂O1～2％、ZnO0～3％、K₂O1～3％和SiO₂余量。

優選的，涂覆水基石墨前，還包括將所述鈦合金坯料預熱至150～200℃。

優選的，涂覆水基玻璃前，還包括將附著有石墨底層的鈦基合金坯料預熱至300～400℃。

優選的，所述石墨底層的厚度為50～100μm。

優選的，所述抗氧化涂層的厚度在40μm以上。

優選的，所述鈦基合金坯料的組成包括：Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V、Ti-22Al-24Nb-0.5Mo或Ti-22Al-25Nb。

優選的，所述熱旋壓成形時中間坯料的溫度為600～1200℃。