[发明专利]一种用于发动机的转子组件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于发动机的转子组件及其制备方法。其中制备用于发动机的转子组件的方法，包括：提供钛合金原料，将所述钛合金原料加热到β相变点以下25～40℃，然后对钛合金原料进行模锻，模锻后机械加工获得转子组件毛坯；其中，所述转子组件毛坯包括毛坯盘部和毛坯鼓部，所述毛坯鼓部是从所述毛坯盘部的一个侧面凸出环形凸缘，凸出的方向是沿转子组件的中心转动轴线的轴向；加热所述毛坯鼓部，使毛坯鼓部的达到β相变点以上20～50℃，然后对毛坯鼓部进行环轧，环轧的压力方向沿径向；再经固溶和时效处理。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种用于发动机的转子组件及其制备方法。

背景技术

至少某些已知的转动机械装置，例如涡轮发动机，包括各种转子组件，例如风扇组件、压气机和/或涡轮机，其中每一个都包括转子组件。

对于压气机，其可以包括鼓盘混合式转子总成。如图1所示，鼓盘混合式转子总成包括若干个串联的转子组件20，转子组件20包括盘部200和鼓部220，盘部200和鼓部220可绕中心转动轴线30转动。盘部200的盘缘处可进一步安装叶片240。

发明内容

发明人发现，航空飞行器发动机的服役环境复杂，对同一盘件而言，不同部位的受力状况和服役环境不尽相同。在一些工况下，转子组件的鼓筒部位的巡航工况已超过350℃，工作应力超过450MPa，因此高温高应力工作条件对高压压气机转子盘的鼓筒部位性能提出较高的热蠕变性能需求。

本公开提供了一种双性能的转子组件及其制备方法。该转子组件的盘部和鼓部具有不同的微观组织，能满足不同的工况需要。而且，该转子组件为一体成型，盘部和鼓部的连接处不存在焊接连接或螺栓连接。

在一些方面，提供一种制备用于发动机的转子组件的方法，包括：

(1)提供钛合金原料，将所述钛合金原料加热到温度T₁，然后对钛合金原料进行模锻，模锻后机械加工获得转子组件毛坯，其中，T₁为钛合金的β相变点以下25～40℃(例如β相变点以下30～35℃)；

其中，所述转子组件毛坯包括毛坯盘部和毛坯鼓部，所述毛坯鼓部是从所述毛坯盘部的一个侧面凸出环形凸缘，凸出的方向是沿转子组件的中心转动轴线的轴向；

(2)加热所述毛坯鼓部，使毛坯鼓部的达到温度T₂，然后对毛坯鼓部进行环轧，环轧的压力方向沿径向，其中，T₂为钛合金的β相变点以上20～50℃(例如β相变点以上30～40℃)；

(3)将上一步产物加热到温度T₃，保温0.5～1.5h，然后空冷或更慢速冷却，其中，T₃为β相变点以下10～50℃(例如β相变点以下20～30℃或β相变点以下30～40℃)；

(4)将上一步产物加热到温度T₄，保温6～10h(例如7～8h或8～9h)，然后空冷或更慢速冷却，其中，T₄为550～650℃(例如600℃)。

在一些实施方案中，步骤(3)为固溶热处理。

在一些实施方案中，步骤(4)为时效热处理。

步骤(2)选择环轧工艺加工毛坯鼓部，这对于实现本发明的有益技术效果十分关键。环轧过程中，毛坯鼓部暴露于空气中，冷却速率就是空气冷却，冷却速率十分稳定，进而环轧后获得的产品组织均匀，性能稳定。

在一些实施方案中，步骤(1)的模锻在300～400℃的模具中进行。

在一些实施方案中，步骤(2)和(3)之间还包括以下步骤：根据转子组件产品的形状和尺寸需要，对步骤(2)的产物进行机械加工。