[发明专利]钛合金构件及其制备方法

说明书

本发明属于合金构件制备领域，具体涉及一种钛合金构件及其制备方法，钛合金构件采用钛合金原料制备，首先采用近净成形方法设计制备包套，使包套的型腔与钛合金构件的形状接近；然后对包套进行钛合金原料的填装，最后进行热等静压处理，去除包套即可得到构件坯料；再对构件坯料进行微量机加工整形即得到构件的成品。采用激光CMT复合低热量输入快速打印技术，不仅能够快速的打印出复杂多变内腔和构件形状近似的包套，且包套尺寸精度高，大大节约了包套的制造时间、节省制造成本。采用高精度的包套结合热等静压技术制备的构件坯料加工余量小，原料利用率高，生产周期短，性价比高。

技术领域

本发明属于合金构件制备领域，具体涉及一种钛合金构件及其制备方法。

背景技术

翼根后梁垂直十字接头(以后简称十字接头)是飞机上常见的承力关键部件，承受着飞机长桁筋、框内外缘条筋、腹板等连接作用，在飞机的制造过程中该类型的构件所需数量和种类非常多，结构比较复杂，尺寸大，易变形。通常对十字接头的制备方法是通过模锻的方式，把钛合金毛坯锻造成产品粗略大致形状，最后机加工获得最终产品。锻造的过程中需要使用重型液压锻造装备，且需要制造大规格的锻造模具，锻造后的构件机加工余量大，材料利用率低，生产周期长，制造成本高。

最近发展起来的增材制造技术，以合金粉末为原料，通过激光熔覆逐层堆积或激光3D打印成合金产品，可用在十字接头的近净成形制备上。具有制造周期短、原材料利用率高的优势，但该制造方法具有原料价格高，设备昂贵，激光成形件组织不均匀，易变形开裂，内部缺陷难以控制等缺点，制约了增材制造在航空领域的应用。增材制造技术中，还有采用CMT冷金属过渡打印方法，但冷金属过渡焊接工艺窗口窄，焊接速度慢，制造周期长，变形量大，影响制造薄壁包套效率和质量。

热等静压(Hot Isostatic Pressing，HIP)工艺是将制品放置到密闭的容器中，向制品施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。热等静压是高性能材料生产和新材料开发不可或缺的手段；热等静压可以直接粉末成型，粉末装入包套中(类似模具作用)，包套可以采用金属或陶瓷制作(低碳钢、Ni、Mo、玻璃等)，然后使用氮气、氩气作加压介质，使粉末直接加热加压烧结成型的粉末冶金工艺；或者将成型后的铸件包括铝合金、钛合金、高温合金等缩松缩孔的铸件进行热致密化处理，通过热等静压处理后，铸件可以达到100％致密化，提高铸件的整体力学性能。为了使得到的构件尺寸接近成品尺寸，需要包套的尺寸精准可控，而我们传统的机械加工部件包套的方法，先对钢板进行机加工，再装配焊接，在焊接的过程中热输入量较高，还要考虑到包套的变形，进行焊前反变形装配和焊后矫正，对于制备结构也比较复杂的包套，费时、费力、制造成本高。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的钛合金构件及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金构件及其制备方法，以至少解决目前常用的锻造工艺生产的钛合金构件比如十字接头所用材料利用率低，工艺复杂，生产周期长，而用增材制造工艺生产的对十字接头原料价格高，性能不稳定等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钛合金构件的制备方法，所述钛合金构件采用钛合金原料制备，所述制备方法包括如下步骤：

步骤S1，制备包套，采用近净成形方法设计包套，以使包套的型腔与所述钛合金构件的形状接近；

步骤S2，填装，

向所述包套内填装所述钛合金原料，并对包套进行封装，形成包套组装件；

步骤S3，热等静压，

将步骤S2得到的所述包套组装件进行热等静压处理，然后去除所述包套，得到构件坯料；

步骤S4，机加工整形，

对所述构件坯料进行机加工整形，得到构件的成品。