[发明专利]TC17钛合金叶片等温β锻的锻造方法

说明书

本发明公开了一种TC17钛合金叶片等温β锻的锻造方法，在一定程度上可以弥补目前TC17整体叶盘锻造对工艺要求高的问题。TC17整体叶盘锻造工艺要求高，锻件在机械加工环节中，对机械加工要求极高。如果机在加工叶片时，由于加工失误，就造成整个叶盘锻件报废，费时费力，经济费用高。现采用轮盘与叶片分离的锻造方式，叶片与压气机整体叶盘采用相同的等温β锻造方法，无论是锻造成形难度、还是对后续加工都有极大的帮助。

技术领域

本发明属于锻造技术领域，涉及TC17钛合金叶片等温β锻的锻造方法。

背景技术

TC17合金是一种富β稳定元素的α-β型两相钛合金，其名义成分为 Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr，主要用于制造要求高强度的、大截面的航空发动机风扇盘、压气机盘、轴、离心叶轮和直升机桨榖、盘片整体件等转动零部件，淬透厚度达150mm。该合金既可以在β区变形，也可以在α+β区变形，并随后进行相应的热处理。通过热处理可以调整强度、塑性和韧性的匹配。与通用的两相钛合金相比有更高的强度、淬透性和抗蠕变能力；与β钛合金相比有低的密度和高的弹性模量、抗蠕变能力。同时，该合金能采用各种焊接方式进行焊接。

本锻造方法在一定程度上可以弥补目前TC17整体叶盘锻造对工艺要求高的问题。TC17整体叶盘锻造工艺要求高，锻件在机械加工环节中，对机械加工要求极高。如果机械加工叶片时，由于加工失误，就造成整个叶盘锻件报废，费时费力，经济费用高。现采用轮盘与叶片分离的锻造方式，叶片与压气机整体叶盘采用相同的等温β锻造方法，无论是锻造成形难度、还是对后续加工都有极大的帮助。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前TC17整体叶盘锻造对工艺要求高的问题。

本发明的技术方案是：TC17钛合金叶片等温β锻的锻造方法，包括如下步骤：

步骤1：根据需要，切取相应长度的钛合金棒材料段，棱角倒圆角r，根据料段直径尺寸大小，选r＝10～25mm；

步骤2：将步骤1料段加热并保温，由自由锻锤进行局部镦粗和拔长锻造，最终锻至T型荒坯，每个方向的变形量达到25％以上；

步骤3：将步骤2的荒坯加热并保温，模锻锤分两火进行模锻，并保证每火次的变形量为30～40％，进行冷却；

步骤4：将等温锻K3型模进行加热：以电炉功率为10％～20％的速率升温至200℃保温300min,以电炉功率为20％～30％的速率升温至400℃保温180min,然后以电炉功率为40％的速率升温至600℃保温240min,再以电炉功率为60％～70％的速率升温至750℃保温300min,最后以电炉功率为90％～100％的速率升温至相变点下40℃保温 300min；

步骤5：将预锻件按规定喷涂的要求喷涂后再进行加热保温，随后由等温锻设备进行等温β锻造，在锻件下压量的前80％内，锻压速度按0.1mm/s控制，后20％，锻压速度按0.05mm/s控制，保证叶片榫头部位的变形量为40％以上，保证叶片榫头部位的变形量为40％以上，叶片型面部分变形量为50％～75％，最后进行冷却；

步骤6：叶片锻件热处理后，由专用测具和样板进行检测，再进行探伤，最后完成锻造。

本发明有益效果是：

在等温条件下研究了线性摩擦焊风扇整体叶盘用TC17叶片锻件等温β锻造方法。通过等温锻造设备严格控制锻造温度和叶片整体的变形量分布，可以得到均匀的网篮组织，并且原始β晶界破碎，α相的形貌和尺寸均符合要求；通过等温锻造的模具设计，可以保证模具型腔的填充性，同时保证叶片外形尺寸；由于叶片与轮盘的分离式锻造，使得直接锻造叶片的总体经济性要好，而且叶片具有可替换性。

附图说明

图1为荒坯的结构示意图。

图2为预锻荒型的结构示意图。