[发明专利]一种基于局部置氢制造钛合金双性能涡轮盘的方法及产品

权利要求书

1.一种基于局部置氢制造钛合金双性能涡轮盘的方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1在钛合金坯料需阻氢部位的表面涂覆玻璃涂层，并将涂覆有玻璃涂层的钛合金坯料在玻璃涂层软化温度下进行烧结；

S2将烧结后的钛合金坯料放置在真空置氢炉中置氢，在所需的置氢温度下保温一段时间，使氢元素从钛合金坯料的侧面向内扩散，以使钛合金坯料的氢含量由外至内呈梯度分布，且轮缘及轮缘与轮毂之间的过渡区域设定位置处达到设计氢含量，然后炉冷至室温；

S3取出已经过置氢处理的钛合金坯料，并去除钛合金坯料上的玻璃涂层；

S4将已去除玻璃涂层的钛合金坯料预热至所需温度并保温，使未置氢的轮毂组织为α+β两相区组织，置氢的轮缘组织为β相区组织，然后将已预热的钛合金坯料在模锻模具上进行高温模锻成形，并随炉冷至室温；

S5将模锻成形获得的锻件进行真空退火除氢处理，去除锻件内部的氢元素，使得氢含量在0.015wt.％以下。

2.如权利要求1所述的基于局部置氢制造钛合金双性能涡轮盘的方法，其特征在于，步骤S1中的烧结温度为900℃±50℃，烧结时间为30min。

3.如权利要求1所述的基于局部置氢制造钛合金双性能涡轮盘的方法，其特征在于，步骤S1中玻璃涂层的厚度控制在30μm-50μm，玻璃涂层的浆料为不与钛合金表面发生化学反应的材料。

4.如权利要求1所述的基于局部置氢制造钛合金双性能涡轮盘的方法，其特征在于，玻璃涂层涂覆在钛合金坯料上对应轮毂、轮缘及过渡区域的上下表面，而轮缘的侧面不涂覆。

5.如权利要求1所述的基于局部置氢制造钛合金双性能涡轮盘的方法，其特征在于，步骤S2中，置氢温度为750℃，轮缘设定位置为距轮缘外侧面距离等于轮缘半径25％处，该处氢含量设计为0.08wt.％-0.15wt.％，过渡区域设定位置为距轮缘外侧面距离等于轮缘半径50％处，该处氢含量设计为低于0.08wt.％。

6.如权利要求1所述的基于局部置氢制造钛合金双性能涡轮盘的方法，其特征在于，步骤S2中保温时间采用如下公式计算：

式中，C₀为材料原始氢浓度，C_s为气氛氢浓度，t为保温时间，C(x,t)为保温时间为t时距离轮缘外侧面x处的氢含量，D为氢原子在钛合金中的扩散系数。

7.如权利要求1所述的基于局部置氢制造钛合金双性能涡轮盘的方法，其特征在于，步骤S4中钛合金坯料的预热温度在已置氢的过渡区β相变点温度与已置氢轮缘β相变点温度之间，保温时间为1h。

8.如权利要求1-7任一项所述的基于局部置氢制造钛合金双性能涡轮盘的方法，其特征在于，步骤S4中高温模锻成形过程中轮毂的变形量为50％-70％，轮缘的变形量为50％以下。

9.如权利要求1-7任一项所述的基于局部置氢制造钛合金双性能涡轮盘的方法，其特征在于，步骤S5中真空退火除氢处理的温度为700℃，处理时间为4h。

10.一种基于局部置氢制造的钛合金双性能涡轮盘，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的方法制备。