[发明专利]提高TC4合金叶片机械性能的锻造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金叶片的锻造方法，具体是一种提高TC4合金叶片机械性能的锻造方法。

背景技术

涡扇航空发动机风扇叶片工作条件比较恶劣，而钛合金具有比强度高、耐腐蚀和耐高温等一系列优点，这使得钛合金在风扇叶片领域获得了大量的应用。比强度高是钛合金的显著优点，GJB2744-1996规定了TC4合金锻件机械性能指标：室温抗拉强度不小于895MPa、屈服强度不小于825MPa；400℃抗拉强度不小于600MPa、屈服强度不小于560MPa。

文献1“TC4钛合金气轮机叶片精锻工艺研究，李晓芹，朱西平，航空制造技术，2001，2：53-54”公布TC4合金叶片锻造后叶身室温抗拉强度为925MPa、屈服强度为884MPa，叶身400℃抗拉强度644MPa、屈服强度为593MPa。

文献2“TC4钛合金风扇转子叶片模锻工艺和性能研究，余小鲁，李付国，锻压技术，2010，3：19-21”公布TC4合金叶片锻造后叶身室温抗拉强度为950～985MPa、屈服强度为895～945MPa，叶身400℃抗拉强度630～675MPa。

叶片在航空发动机中起着能量转换的关键作用，叶片工作中承受巨大的离心力，提高风扇叶片机械强度的重要性是不言而喻的。提高钛合金叶片的机械性能可以提高发动机的循环参数，还可以为叶片减重，这些是提高发动机推重比的有效方法。因此，提高钛合金叶片的机械性能一直是钛合金叶片锻造技术领域持续追求的目标。

发明内容

为了克服现有的TC4钛合金叶片机械强度差的不足，本发明提供一种提高TC4合金叶片机械性能的锻造方法。该方法通过对TC4合金进行固态置氢处理，以及锻造工艺参数的优化，可以提高TC4钛合金叶片的机械强度。

本发明的技术方案是：一种提高TC4合金叶片机械性能的锻造方法，其特点是包括下述步骤：

步骤一、将TC4合金表面用丙酮清洗后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到1.0×10^-3～1.5×10^-3Pa，以10～15℃/min的速度加热至700～850℃，保温10～15min，按TC4合金坯料的重量百分比充入0.2～0.5％的氢气，充入氢气的流量为0.5～1.5L/min，保温2～3h，以5～10℃/min的速度冷却至室温，即得到固态置氢钛合金；步骤二、将固态置氢钛合金机械加工成固态置氢钛合金预制坯料；步骤三、对固态置氢钛合金预制坯料表面进行吹砂和打磨处理；步骤四、在固态置氢钛合金预制坯料表面喷涂玻璃润滑剂；步骤五、将锻造模具安装于曲柄压力机上，将模具加热至250～300℃保温；步骤六、将涂有玻璃润滑剂的固态置氢钛合金预制坯料放入箱式电阻加热炉中，炉温为760～820℃，保温20～30min；步骤七、将固态置氢钛合金预制坯料从箱式电阻加热炉移出，放置于锻造模具的下模上，对固态置氢钛合金预制坯料进行锻造；步骤八、将固态置氢钛合金叶片锻件去处飞边；步骤九、对固态置氢钛合金锻件表面进行吹砂和打磨处理；步骤十、将固态置氢钛合金锻件表面清洁后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到1.0×10^-3～1.5×10^-3Pa，以5～15℃/min的速度加热至700～750℃，炉内真空度高于3×10^-3Pa后保温2～3h，以5～10℃/min的速度冷却至室温。

本发明的有益效果是：由于对TC4合金进行固态置氢处理，以及锻造工艺参数的优化，使TC4钛合金的室温抗拉强度由背景技术的925～985MPa提高到1055～1065MPa，室温屈服强度由背景技术的884～945MPa提高到990～1000MPa；400℃抗拉强度由630～675提高到700～710MPa，400℃屈服强度由背景技术的593MPa提高到605～615MPa。

下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。

具体实施方式

实施例1：