專利名稱：一種定向凝固鈦鋁合金葉片的鍛造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦鋁合金葉片的鍛造工藝。
背景技術(shù)：
發(fā)動機葉片材料制備加工技術(shù)始終是航空航天發(fā)展的核心問題。隨著飛行器性能的提高 ，對發(fā)動機的推重比要求越來越高，而為了提高發(fā)動機的性能，很大程度上決定于葉片性能 的提高?，F(xiàn)代航空技術(shù)的發(fā)展表明，葉片性能的提高需要從材料和制備技術(shù)兩方面共同起作 用。
自上世紀50年代開始對鈦鋁(TiAl)合金的研究就是將其定位為中高溫結(jié)構(gòu)材料。以金 屬間化合物相y-TiAl和a2-Ti3Al為基礎(chǔ)的鈦鋁化合物由于具有高熔點、低密度、高彈性模 量、低擴散系數(shù)、良好的抗氧化性和抗腐蝕性以及阻燃性比常規(guī)鈦合金低而日益成為人們研 究的重點。經(jīng)過50余年的深入研究，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)日益豐富起來，在一定的溫度范圍內(nèi)的比彈性 模量及比強度，TiAl合金的比彈性模量高于鈦合金和鎳基合金，也高于NiAl金屬間化合物， 這樣的特點會顯著增加TiAl合金構(gòu)件的剛度，提高其穩(wěn)定性。TiAl合金的比強度在 500-1200K范圍內(nèi)具有明顯的優(yōu)勢，高于鈦合金和多晶鎳基合金，甚至可以與單晶鎳基合金 相比。這些優(yōu)勢決定了TiAl合金非常適合于制造各類發(fā)動機中運動部件。TiAl合金的高比強 度、高的抗氧化、抗蠕變溫度使其成為壓氣機葉片的首選材料。而定向凝固鈦鋁合金的特點 在于能夠使晶粒的生長方向與力的加載方向一致，其結(jié)果是大大的提高葉片的使用壽命。
目前，對于定向凝固鈦鋁合金葉片的成形主要有兩種方法熔模精密鑄造和塑性變形成 形。對于定向凝固鈦鋁合金熔模精密鑄造遇到的問題主要有三點 一、陶瓷模對合金材料的 污染，惡化冶金質(zhì)量，雖然人們一直在探索新的高化學穩(wěn)定性的耐火材料，但收效甚微；二 、定向凝固鈦鋁合金凝固收縮使葉片內(nèi)產(chǎn)生疏松類缺陷，雖然可采用熱等靜壓技術(shù)消除疏松 ，但熱等靜壓后葉片的變形明顯；三、晶界開裂在定向凝固渦輪葉片中易于出現(xiàn)，其原因在 于 一方面由于定向凝固高溫合金葉片的橫向晶界是薄弱環(huán)節(jié)，另一方面則是由于生產(chǎn)定向 凝固渦輪葉片時需要陶瓷型芯，鑄件凝固后再熔掉，由于陶瓷型芯的熱膨脹系數(shù)比定向凝固 高溫合金的熱膨脹系數(shù)小，因而在冷卻收縮時，型芯周圍產(chǎn)生徑向應力作用而導致晶界開裂 。綜上，所述的熔模精密鑄造成形的葉片質(zhì)量差。對于定向凝固鈦鋁合金塑性變形的方法來 成形葉片，由于定向凝固鈦鋁合金存在塑性很低(室溫下塑性《0.7%)、變形抗力高、鍛造溫度范圍窄、很強的各項異性、對應變速率和應力狀態(tài)敏感等特點，從而給定向凝固鈦鋁合 金的鍛造成形帶來很大的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的定向凝固鈦鋁合金葉片的成形方法存在的葉片成形困難 和葉片成形質(zhì)量差的問題，進而提供一種定向凝固鈦鋁合金葉片的鍛造工藝。 本發(fā)明的一種定向凝固鈦鋁合金葉片的鍛造工藝的步驟為 步驟一確定定向凝固鈦鋁合金葉片坯料的尺寸；
步驟二采用高溫模具鋼制造鍛造模具，鍛造模具的型腔與定向凝固鈦鋁合金葉片的外 形相一致；
步驟三將潤滑劑均勻的涂抹在定向凝固鈦鋁合金葉片坯料的表面上及鍛造模具的型腔 的表面上；
步驟四將定向凝固鈦鋁合金葉片坯料放置在鍛造模具的型腔內(nèi)，然后合模；
步驟五將合模后的鍛造模具放置在溫度為900 117(TC的電爐內(nèi)加熱2小時，然后迅速 取出；
步驟六將迅速取出的鍛造模具放置在預熱至300 40(TC的兩塊墊板之間，在公稱壓力 為315 500t的壓力機上快速閉合進行鍛造，鍛造時間為30 60秒；
步驟七鍛造完成后，將鍛造模具放置在200 30(TC的電爐內(nèi)進行退火，退火時間為 15分鐘，得到定向凝固鈦鋁合金葉片。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果本發(fā)明的鍛造工藝采取的是塑性變形的方法 來成形葉片。采取鍛造的方法即可避免上述熔模精密鑄造葉片的缺點。同時本發(fā)明的鍛造工 藝制定了合理的鍛造工藝和后續(xù)熱處理工藝，易于定向凝固鈦鋁合金葉片的成形，最終得到 了表面質(zhì)量較好的定向凝固鈦鋁合金葉片。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式的一種定向凝固鈦鋁合金葉片的鍛造工藝的步驟為 步驟一確定定向凝固鈦鋁合金葉片坯料的尺寸；
步驟二采用高溫模具鋼制造鍛造模具，鍛造模具的型腔與定向凝固鈦鋁合金葉片的外 形相一致；
步驟三將潤滑劑均勻的涂抹在定向凝固鈦鋁合金葉片坯料的表面上及鍛造模具的型腔 的表面上；
步驟四將定向凝固鈦鋁合金葉片坯料放置在鍛造模具的型腔內(nèi)，然后合模；步驟五將合模后的鍛造模具放置在溫度為900 117(TC的電爐內(nèi)加熱2小時，然后迅速 取出；
步驟六將迅速取出的鍛造模具放置在預熱至300 40(TC的兩塊墊板之間，在公稱壓力 為315 500t的壓力機上快速閉合進行鍛造，鍛造時間為30 60秒，加熱墊板是為了防止在 鍛造過程中鍛造模具降溫過快；
步驟七鍛造完成后，將鍛造模具放置在200 30(TC的電爐內(nèi)進行退火，退火時間為 15分鐘，得到表面無裂紋、無縮孔、加工余量小的定向凝固鈦鋁合金葉片。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二中的鍛造模具采用的 是高溫模具鋼K403。成形定向凝固鈦鋁合金葉片的表面質(zhì)量更好。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟三中的潤滑劑為玻 璃粉。成形定向凝固鈦鋁合金葉片的表面質(zhì)量更好。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
三不同的是步驟四中的鍛造模具的合模
間隙為2mm。成形定向凝固鈦鋁合金葉片的表面質(zhì)量更好。
權(quán)利要求
1.一種定向凝固鈦鋁合金葉片的鍛造工藝，其特征在于定向凝固鈦鋁合金葉片的鍛造工藝的步驟為步驟一確定定向凝固鈦鋁合金葉片坯料的尺寸；步驟二采用高溫模具鋼制造鍛造模具，鍛造模具的型腔與定向凝固鈦鋁合金葉片的外形相一致；步驟三將潤滑劑均勻的涂抹在定向凝固鈦鋁合金葉片坯料的表面上及鍛造模具的型腔的表面上；步驟四將定向凝固鈦鋁合金葉片坯料放置在鍛造模具的型腔內(nèi)，然后合模；步驟五將合模后的鍛造模具放置在溫度為900～1170℃的電爐內(nèi)加熱2小時，然后迅速取出；步驟六將迅速取出的鍛造模具放置在預熱至300～400℃的兩塊墊板之間，在公稱壓力為315～500t的壓力機上快速閉合進行鍛造，鍛造時間為30～60秒；步驟七鍛造完成后，將鍛造模具放置在200～300℃的電爐內(nèi)進行退火，退火時間為15分鐘，得到定向凝固鈦鋁合金葉片。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述一種定向凝固鈦鋁合金葉片的鍛造工藝，其特 征在于所述步驟二中的鍛造模具采用的是高溫模具鋼K403。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種定向凝固鈦鋁合金葉片的鍛造工藝， 其特征在于所述步驟三中的潤滑劑為玻璃粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種定向凝固鈦鋁合金葉片的鍛造工藝，其特 征在于所述步驟四中的鍛造模具的合模間隙為2mm。
全文摘要
一種定向凝固鈦鋁合金葉片的鍛造工藝，它涉及一種鈦鋁合金葉片的鍛造工藝。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的定向凝固鈦鋁合金葉片的成形方法存在的葉片成形困難和葉片成形質(zhì)量差的問題。本發(fā)明的方法步驟為確定葉片坯料的尺寸；采用高溫模具鋼制造鍛造模具；涂抹潤滑劑；將定向凝固鈦鋁合金葉片坯料放置在溫度為900～1170℃的電爐內(nèi)加熱2小時；將鍛造模具放置在電爐內(nèi)加熱后迅速取出；將鍛造模具放置在兩塊加熱至300～400℃墊板之間，在壓力機上快速閉合進行鍛造，鍛造時間為30～60秒；鍛造模具放在200～300℃的電爐內(nèi)退火，退火時間為15分鐘，得到定向凝固鈦鋁合金葉片。本發(fā)明易于定向凝固鈦鋁合金葉片的成形，得到了表面質(zhì)量較好的定向凝固鈦鋁合金葉片。
文檔編號B21J5/02GK101648252SQ200910306959
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者任濤林, 單德彬, 炎 呂, 徐文臣, 謝濱濤 申請人:哈爾濱工業(yè)大學