[发明专利]一种航空钛合金部件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钛合金部件的制备方法，包括：(1)提供TC4钛合金板坯；(2)对钛合金板坯进行热轧；(3)对上一步产物进行退火；(4)对上一步产物进行热循环。

技术领域

本发明涉及航空钛合金材料领域，具体涉及一种航空钛合金部件及其制备方法。

背景技术

风扇叶片是大客发动机的关键部件之一，其工作条件非常苛刻，在满足气动性能、噪音指标的同时，还承受高速旋转产生的巨大离心力、高速气流产生的气动力、叶片振动产生的疲劳载荷以及砂石、飞鸟等外来物的冲击等等。依据大客发动机大推力、低油耗等需求，为提高风扇气动效率、部件可靠性并降低结构重量，相关技术采用TC4钛合金空心风扇叶片。

TC4钛合金板材是空心风扇叶片面板材料，是制造叶片的关键材料，其力学及疲劳性能直接影响叶片的振动疲劳性能、叶片的寿命及可靠性。由于空心风扇叶片面板主要为轧制成形，织构特征明显，因此面板横向与纵向的显微组织、力学性能尤其是疲劳性能会显现出明显不同，对空心风扇叶片的稳定性与寿命产生巨大影响。

发明内容

本公开提供一套TC钛合金板材的加工工艺，采用该工艺制备获得的钛合金部件具有显著改善的各向异性。

在一些方面，本公开提供一种钛合金部件的制备方法，包括：

(1)提供TC4钛合金板坯；

(2)对钛合金板坯进行热轧，所述热轧包括：

对钛合金板坯第一热轧，热轧方向为第一方向，热轧温度为950～960℃，轧下量为35～45％，热轧后水冷；

对第一热轧产物进行第二热轧，热轧方向为第一方向，热轧温度为 950～960℃，轧下量为55～65％，热轧后水冷；

对第二热轧产物进行第三热轧，热轧方向为第二方向，轧温度为 950～960℃，轧下量为45～55％，热轧后水冷；

其中，所述第一方向和第二方向均垂直于钛合金板坯厚度方向，且第一方向与第二方向相互垂直。

(3)对上一步产物进行退火，退火温度为760～800℃，保温时间为 4～6h，冷却方式为空冷；

(4)对上一步产物进行热循环，所述热循环包括如下依次进行的第一次热处理至第四次热处理：

第一次热处理，热处理温度为900℃～950℃，保温时间为1～3h，冷却方式为空冷；

第二次热处理，热处理温度为780℃～820℃，保温时间为1～3h，冷却方式为空冷；

第三次热处理，热处理温度为760℃～800℃，保温时间为1～3h，冷却方式为空冷；

第四次热处理，热处理温度为880℃～920℃，保温时间为1～3h，冷却方式为空冷。

在一些实施方案中，第一方向和第二方向分别为钛合金板坯的长度方向和宽度方向。

在一些实施方案中，步骤(1)中，钛合金板坯的厚度为200～300mm。

在一些实施方案中，步骤(1)中，钛合金板坯为真空感应炉熔炼锭经自由锻获得。

在一些实施方案中，步骤(2)中，热轧的总轧下量为85～95％。

在一些实施方案中，步骤(3)还包括对空冷后的板材进行抛光的步骤，抛光后板材的粗糙度为Ra值为3～5，例如Ra值为3.2。

在一些实施方案中，步骤(4)具有以下一项或多项特征：

第一次热处理的保温温度为920～940℃；

第一次热处理的保温温度为790～810℃；