[发明专利]一种低倍腐蚀检查钛合金叶片冶金质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛合金叶片冶金质量的判定领域，特别提供了一种低倍腐 蚀检查钛合金叶片冶金质量的方法。

背景技术

流线是锻件在锻造过程中，金属材料方向性变形迹线的集合在低倍腐 蚀时表现出的规律性花纹。目前对于钛合金叶片流线资料很少，流线与显 微组织、力学性能、使用性能的联系尚不清楚，对于发动机的可靠性是一 个盲区，及早做出分析判断是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是为了对钛合金锻件性能的及早了解，特提供了一种低 倍腐蚀检查钛合金叶片冶金质量的方法。

本发明提供了一种低倍腐蚀检查钛合金叶片冶金质量的方法，其特征 在于：所述的低倍腐蚀检查钛合金叶片冶金质量的方法包括，在叶片成形 工艺过程中包括：挤杆、镦头、预锻、等温成形、等温校正、热处理、机 械加工、低倍腐蚀；真空热处理：双重退火，在900℃～920℃加热，保温， 按最大截面计算保温时间；充氩气冷却；在550℃～650℃加热，保温4h～ 8h，充氩气冷却；机械加工方式：数控加工；低倍腐蚀槽液为： HF(42％)120ML/L、HNO₃(65％～68％)260ML/L、H₃PO₄(85％)160ML/L、尿素25g/L、 其它为水；

如果以均匀的等轴α相组织为理想状态的组织的话，那么不同颜色衬 度的低倍形貌所对应的异类显微组织或多或少都会危害叶片的整体性能， 根据它们的组织类型、存在位置和区域大小来判定，危害性按照大小顺序 依次为：白色斑点形貌即片层α相组织、较直的亮条纹形貌“绝热剪切带”， 比正常等轴α相晶粒尺寸小得多的细晶等轴α相组织和水流状暗条纹形 貌，比正常等轴α相晶粒尺寸稍小的细晶等轴α相组织，如果前两种组织 在叶片中被允许的话，那么水流状暗条纹细晶区是可以接受的，因此，评 判叶片合格性的重点放在是否允许片层α相组织区和“绝热剪切带”细晶 区的存在。

所述的低倍腐蚀检查钛合金叶片冶金质量的方法为，(1)若能将原始 棒料改为等轴α相组织，则可以从根本上避免变形死区中残留片层组织； 如果原始棒料为魏氏组织，同时应增大最终的加工余量；

(2)预锻时，选择合适的玻璃润滑剂，以减小坯料表面的冷却速度和 改善上下模润滑条件，充分预热锻模、夹钳等与坯料直接接触的工具；增 加预锻工步，每步都重新清理材料表面和涂润滑剂；

(3)增加等温锻的工步，每步都重新清理材料表面和涂润滑剂，以改 善由于坯料与模具接触的面积增加而下降的润滑性，减轻“绝热剪切带” 和水流状暗条纹等轴α相细晶区。

锻造工艺参数中，挤杆、镦头加热温度：(T_β-55)℃±10℃，其中T_β为材料的相变点，变形量在25％-50％；锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷 水基石墨润滑剂；预锻加热温度：(T_β-35)℃±10℃，变形量在25％-50％； 锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；等温锻成形：(T_β-65) ℃±10℃，变形量在25％-50％，模具温度同等温锻成形加热温度，锻件表面 涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；等温校正：(T_β-75)℃±10 ℃，对叶身进行校形，无变形，模具温度同等温校正加热温度，锻件表面 涂玻璃润滑剂。

总结如下：

(1)宽的亮条纹为等轴α相组织，晶粒尺寸与正常的等轴组织区相 比要小得多，在横剖面上细晶区一般为形或“X”形面，它们的端面 在表面上表现为两条条纹，因此宽亮的细晶条纹在盆面和/或背面上一般成 对出现；

(2)低倍形貌特征是密布的白色斑点状的，其显微组织中的α相球 化不完全，甚至有的存在片层组织和晶界α相，这种组织大多存在于叶身 轴线附近的表面区域。

综合考虑叶片的低倍形貌和显微组织，造成叶身低倍腐蚀后颜色衬度 不均匀的直接原因是显微组织和晶粒尺寸的差异，其根本原因是各个位置 的变形不均匀。叶身轴线附近表面区域的白色斑点区以片层组织为主，盆 面上成对出现的亮条纹为与正常的等轴组织区相比晶粒尺寸小得多等轴α 相细晶区，在横剖面上一般为形或“X”形面。造成这种组织分布特 点的原因可能有以下几点：