[發明專利]一種適用于規則輪廓TC4鈦合金的表面高頻感應處理硬化方法

有效

• 申請號: 202210322408.5
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114934247B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 萬明攀;徐丹;簡仕超;黃朝文;馮爭;王道益
• 申請（專利權）人: 貴州大學;貴州航銳航空精密零部件制造有限公司
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C21D1/10;C22F1/02;C21D11/00;C21D1/613;B24B1/00
• 代理公司: 貴陽春秋知識產權代理事務所(普通合伙) 52109
• 代理人: 李萬強

1.適用于規則輪廓TC4鈦合金的表面高頻感應處理方法，其特征在于包括以下階段：

S1：原料準備

①原材料準備：準備最大厚度或直徑不大于10cm且外形規則的TC4鈦合金作為原料金屬；

②輔材準備：準備足量丙酮、足量氧化鋁粉末拋光劑；

③設備及工裝準備：最大功率10kw、頻率600KHz-1100KHz的高頻感應加熱設備，與原料金屬輪廓外形相適應的銅制圓圈型感應工裝，額定使用溫度380℃-550℃的真空加熱設備；其中高頻感應加熱設備還集成有加壓冷卻裝置、數字測溫儀、定位裝置和兩頭頂針結構的工作區域旋轉固定結構；其中，所述加壓冷卻裝置，其所使用的介質具體為氬氣內混合體積占混合氣體0.25%-0.28%的氧氣的混合氣體，其噴出壓力為6bar-10bar；

S2：預準備

①將階段S1步驟①準備的原料金屬采用階段S1步驟②準備的丙酮反復清洗干凈，獲得表面潔凈原料金屬；

②將階段S1步驟②準備的丙酮與氧化鋁粉末拋光劑按質量比10：(0.8-1)的比例混合并攪拌均勻，制成磨削拋光劑，通過無心磨床或平面磨床采用磨削拋光劑分別對步驟①獲得的表面潔凈原料金屬的待處理圓柱面或平面進行機械拋光，要求去除0.008mm-0.01mm的表面余量，并達到Ra0.05-Ra0.1的表面粗糙度，獲得表面磨拋金屬原料，即完成原料的預準備，獲得待處理原料金屬；

③將步驟②獲得的待處理原料金屬置于階段S1步驟③準備的高頻感應加熱設備內，并通過軸線對準兩頭頂針結構的方式固定并套裝在銅制圓圈型感應工裝中心區域；

④將高頻感應加熱設備內通過真空發生裝置內充入氬氣保護氣氛；在加壓冷卻裝置內準備好冷卻介質，并將冷卻介質出口對準銅制圓圈型感應工裝下方2.5cm-3cm的區域；將數字測溫儀、定位裝置對準待處理區域，完成設備和工裝準備；

S3：高頻感應固溶處理

①通過兩頭頂針結構的工作區域旋轉固定結構帶動原料金屬按450rpm-500rpm的速率旋轉，然后開啟加壓冷卻裝置，噴出冷卻介質；

②開啟高頻感應加熱設備，設置感應電流22.5A-26A，同步開啟兩頭頂針結構的工作區域旋轉固定結構的上下軸位移，使原料金屬按2cm/s-3cm/s的速率均勻由上至下沿軸線位移，通過定位裝置監測并控制位置速率，通過數字測溫儀監測原料金屬表面的溫度，要求接觸冷卻介質的上緣線的溫度控制在1000℃±20℃。；

③將根據上述工藝處理完的原料金屬在高頻感應淬火處理后，在1min時間內轉移至已至少預熱至180℃的真空加熱設備中，完成原料金屬高頻感應固溶處理；

S4：時效處理

①集齊一批高頻感應固溶處理完成的原料金屬后，將真空加熱設備內抽真空至不低于1×10^-2Torr，然后升溫至400℃-420℃，保溫6h-7h，然后隨爐冷卻至不高于180℃后出爐，完成時效處理。