[發明專利]防止雙合金整體葉盤熱處理中開裂的方法及裝置

在審

• 申請號: 202210848135.8
• 申請日: 2022-07-19
• 公開（公告）號: CN115161459A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 蘭博;陳由紅;姜濤;李凱;于秋穎;馬星宇;孫興
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;C22F1/18;C21D1/30;C21D1/34
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 韓靜粉

本發明公開了一種防止雙合金整體葉盤熱處理中開裂的方法及裝置，防止雙合金整體葉盤熱處理中開裂的方法，包括：步驟S1：制備雙合金整體葉盤毛坯；步驟S2：將雙合金整體葉盤毛坯放入熱處理夾具內，且熱處理夾具與雙合金整體葉盤毛坯過盈配合，對雙合金整體葉盤毛坯進行階梯加熱，使得雙合金整體葉盤毛坯沿著中心到邊緣的方向依次受熱。避免了出現雙合金整體葉盤毛坯不同線膨脹系數的部分同時加熱膨脹，導致雙合金結合界面出現較大的拉應力而出現裂紋缺陷。同時，熱處理夾具與雙合金整體葉盤毛坯過盈配合，使得熱處理夾具對雙合金整體葉盤毛坯的徑向約束作用，有利于熱處理過程不同種合金的合金元素在界面處的擴散和界面強化。

技術領域

本發明涉及熱加工技術領域，尤其是涉及一種防止雙合金整體葉盤熱處理中開裂的方法及裝置。

背景技術

鈦合金整體葉盤采用盤轂和葉身一體化結構設計，省去了傳統連接方式采用的榫頭、榫槽和鎖緊裝置，使結構質量減輕、零件數減少，避免了榫頭的氣流損失，推重比和可靠性明顯提高，因此，受到了越來越廣泛應用。

由于整體葉盤中的葉片部分工作時要求具有更高的工作溫度、良好的高溫持久和蠕變以及抗疲勞裂紋擴展性能；而盤轂部分(輪轂)則要求具備較高的拉伸強度和疲勞性能。因此，針對雙合金整體壓盤中葉片和盤轂不同區域的工作要求特點，采用雙性能或雙合金結構能夠更大程度的滿足大溫度梯度和應力梯度的工作條件。單一合金雙組織產生的雙性能必然受到合金自身性能的約束，并不能完全發揮雙性能盤的結構設計優勢。采用不同材料組合制造雙合金整體葉盤，可以更好地實現鈦合金整體葉盤性能的最優化設計。

目前，國內外異種材料雙合金整體葉盤的制造方法主要通過線性摩擦焊、擴散焊、熱等靜壓等技術將葉片和盤轂聯接在一起。增材制造具備柔性、快速和一體化成型復雜構件等技術優勢，采用激光送粉增材制造技術制備異種材料構成的雙合金零部件成為了一種新的技術途徑，但激光送粉增材制造具有溫度梯度大、冷卻速度快及多次循環加熱等特點，使得成形制件中存在較高的殘余應力，特別是雙合金整體葉盤采用兩種不同的合金牌號，因其各區域熱膨脹系數及彈性模量存在差異，在熱處理加熱過程中不同部位的熱脹冷縮差異會在增材制造零件內部的殘余應力進一步疊加，對雙合金界面處的連接強度造成不良影響，尤其對一些焊接性能較差的Ti-Al系金屬間化合物，甚至在加熱過程中產生裂紋缺陷而導致構件報廢。

發明內容

有鑒于此，本發明的第一個目的是提供一種防止雙合金整體葉盤熱處理中開裂的方法，能夠解決增材制造雙合金整體葉盤熱處理過程中雙合金界面出現裂紋缺陷的問題。

本發明的第二個目的是提供一種防止雙合金整體葉盤熱處理中開裂的方法。

為了實現上述第一個目的，本發明提供了如下方案：

一種防止雙合金整體葉盤熱處理中開裂的方法，包括：

步驟S1：制備雙合金整體葉盤毛坯；

步驟S2：將所述雙合金整體葉盤毛坯放入熱處理夾具內，且所述熱處理夾具與所述雙合金整體葉盤毛坯過盈配合，對所述雙合金整體葉盤毛坯進行階梯加熱，使得所述雙合金整體葉盤毛坯沿著中心到邊緣的方向依次受熱。

在一個具體的實施方案中，所述雙合金整體葉盤毛坯包括盤轂毛坯及與所述盤轂毛坯連接的葉片，所述盤轂毛坯和所述葉片采用不同合金材料制成；

所述葉片的線膨脹系數小于所述盤轂毛坯的線膨脹系數；

所述熱處理夾具的線膨脹系數小于或者等于所述葉片的線膨脹系數。

在另一個具體的實施方案中，所述步驟S2中的階梯加熱具體包括：將所述熱處理夾具放入熱處理爐進行加熱，其中，所述熱處理夾具上對應所述盤轂毛坯的心部區域為鏤空的結構，且所述熱處理夾具沿著所述盤轂毛坯到所述葉片的方向，厚度呈階梯狀遞增。

在另一個具體的實施方案中，所述步驟S2中將所述雙合金整體葉盤毛坯放入熱處理夾具內包括：