[发明专利]一种钛合金叶片真空除氢方法

说明书

技术领域

本发明属于真空热处理技术，具体是一种钛合金叶片真空除氢方法。

背景技术

在生产实际中有时会出现钛合金工件加工到最终状态，在无加工余量情况下，因氢含量超标需进行除氢处理。现有技术中TC11钛合金真空除氢采用双重退火，一次退火温度950±10℃（可在β相变点以下30～50℃选择），二次退火温度530±10℃。另有钛及钛合金热处理标准规定除氢退火工艺采用550～800℃，其最低温度550℃也高出TC11二次退火温度530℃,采用550～800℃温度会导致TC11钛合金过时效，仍需重新进行双重退火来达到材料使用性能。由于一次退火温度950±10℃（可在β相变点以下30～50℃选择），在此高温钛合金会吸收氧和氮形表面成脆化层，对于壁厚有余量零件可通过打磨等机械方法去除表面脆化层，但对于薄壁无余量叶片，高温处理会因叶片吸收氧和氮形成脆化层，使钛合金无余量薄壁叶片性能下降及引起脆断。

发明内容

为克服现有技术中存在的钛合金叶片性能下降并引起脆断的不足，本发明提出了一种钛合金叶片真空除氢方法。

本发明的具体过程是：

步骤1、清洗：用丙酮将氢含量超标的叶片清洗干净，并晾干。

步骤2、装炉：将叶片垂直吊装在金属型真空炉的支架上，将装有叶片的支架放在真空炉内托架上装炉；放两支测量叶片温度的负载热电偶，所述负载热电偶放置在叶片的旁边，并使该负载热电偶与叶片之间的距离为0～10mm；

步骤3、真空除氢：所述真空除氢的过程是，将真空炉抽真空至真空室的工作压强为6.65×10^-3Pa。将真空炉升温至500～530℃，并保温使位于该真空炉内的叶片的温度达到500～530℃，保温3～8小时。保温结束后，叶片随炉真空冷到300℃。充入氩气；所述氩气的压力为0.8～1.0bar；氩气纯度为99.99%。充入氩气时，通过风扇将叶片冷到80℃出炉空冷，得到除氢后的叶片。

本发明为解决钛合金薄壁无余量叶片在化洗及酸洗等过程中引起的氢含量超标，提出了一种除氢方法。本发明采用金属型真空炉，在500～530℃，保温3～8小时，以去除钛合金叶片的氢含量。本发明既能够起到除氢效果又能够避免钛合金吸收氧和氮形成脆化层，不影响材料性能，同时又能起到除氢效果，满足设计要求，解决了薄壁无余量叶片氢含量超标的问题。

由于钛的活性表面在室温下开始吸氢，在300℃吸氢量加大，钛与氧开始明显发生作用的温度是约600℃，与氮发生作用的温度高于700℃，钛合金吸氢过程是可逆的。在金属型真空炉热处理在高真空下对钛合金叶片进行脱氢处理，在500～530℃能够避免钛合金吸收氧和氮形成脆化层，不影响材料性能，同时又能起到除氢效果。本发明选用金属型真空炉，在真空室的工作压强不大于6.65×10^-3Pa，在500～530℃进行真空除氢。

为验证本发明的效果，依据GB/T 4698对除氢后的钛合金叶片进行氢含量检测。检测结果为：除氢前叶片氢含量为0.018%，除氢后叶片氢含量检测为0.007%。检测结果表明，使用本发明对钛合金叶片进行除氢，使其氢含量低于钛合金标准中低于氢含量＜0.012%的规定。

具体实施方式4

实施例1

本实施例是一种钛合金叶片真空除氢方法，其具体步骤如下：

步骤1、清洗：用丙酮将氢含量超标的叶片清洗干净，并晾干。

步骤2、装炉：选用金属型真空炉，将叶片垂直吊装在支架上，将装有叶片的支架放在真空炉内托架上装炉；垂直吊装能够防叶片变形。放两支测量叶片温度的负载热电偶，所述负载热电偶放置在叶片的旁边，并使该负载热电偶与叶片之间的距离为0～10mm；本实施例中，所述负载热电偶与叶片之间的距离为10mm。

步骤3、真空除氢：所述真空除氢的过程是，将真空炉抽真空至真空室的工作压强为6.65×10^-3Pa。将真空炉升温至500～530℃，并保温使位于该真空炉内的叶片的温度达到500～530℃，保温3～8小时。保温结束后，叶片随炉真空冷到300℃。充入氩气；所述氩气的压力为0.8～1.0bar；氩气纯度为99.99%。充入氩气时，通过风扇将叶片冷到80℃出炉空冷，得到除氢后的叶片。本实施例中，真空炉的温度为530℃，保温使位于该真空炉内的叶片的温度达到530℃后保温3小时。

为验证本实施例的效果，本实施例按GB/T 4698送检氢含量，其结果是，除氢前：氢H=0.018%；叶片除氢后：氢H=0.007%；钛合金叶片材料标准要求:H≤0.012%。