[发明专利]钛合金整体叶盘的制备方法

说明书

本发明涉及一种钛合金整体叶盘的制备方法，包括以下步骤：S1，对整体叶盘进行分层，获取每层的几何模型；S2，根据几何模型获取每层的叠层单元；S3，将各层的叠层单元依次叠层成预制坯，然后进行工艺处理；S4，将工艺处理后的预制坯进行扩散连接工艺处理；S5，将扩散连接后的预制坯通过加工工艺制成成品。本发明应用于航空发动机技术领域。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别是涉及一种钛合金整体叶盘的制备方法。

背景技术

整体叶盘是为了满足高性能航空发动机而设计的新型结构件，结其构模型如图1所示，其将发动机转子叶片和轮盘形成一体，省去了传统连接中的榫头、榫槽及锁紧装置等，减少结构重量及零件数量，避免榫头气流损失，提高气动效率，使发动机结构大为简化，现已在各国军用和民用航空发动机上得到广泛应用，如EJ200、F119、F414等军用发动机，法国SNECMA公司生产的P.A.T验证核心机以及美国PW公司生产的基准发动机等民用大流量比发动机。

与整体叶盘诸多优点相对应，其制造工艺技术面临着非常严峻的挑战。由于其结构复杂，通道开敞性差，加工精度要求高，叶片型面为空间自由曲面，导致对其制造技术要求极高，而且其工作条件多为高温、高压、高转速、气流交变等恶劣环境中，故整体叶盘广泛采用钛合金、高温合金等高性能金属材料和钛基、钛铝化合物等先进复合材料，材料的可加工性差，也使整体叶盘的综合制造工艺技术成为一个很大的难题。

现有技术中，目前国外整体叶盘制造技术主要有：焊接工艺技术、铣削加工技术、精锻制造技术、电解加工技术等，采用的工艺流程为：精密锻造+数控加工；精密焊接+数控加工；高温合金精铸毛坯+热等静压处理。

现有技术在实现叶片和盘的连接时，一般采用整体数控加工、焊接(线性摩擦焊、扩散连接、电子束)的方法，采用整体数控加工的方法，数控加工量较大，材料利用率低，制造成本高。采用焊接的方法，需要专用的焊接设备，而且在叶片和盘之间会形成一个垂直径向的焊缝，在受到离心载荷时，容易产生I型裂纹，导致整体叶片的热机械疲劳性能下降。

因此，发明人提供了一种钛合金整体叶盘的制备方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种钛合金整体叶盘的制备方法，通过叠层单元叠层制成预制坯，然后再将预制坯进行扩散工艺处理，解决了I型裂纹，导致整体叶片的热机械疲劳性能下降、数控加工量较大、材料利用率低、制造成本高的技术问题。

(2)技术方案

第一方面，本发明的实施例提出了一种钛合金整体叶盘的制备方法，包括以下步骤：

S1，对整体叶盘进行分层，获取每层的几何模型；

S2，根据几何模型获取每层的叠层单元；

S3，将各层的叠层单元依次叠层成预制坯，然后进行工艺处理；

S4，将工艺处理后的预制坯进行扩散连接工艺处理；

S5，将扩散连接后的预制坯通过加工工艺制成成品。

进一步改进的，步骤S2中，所述叠层单元包括钛合金板材、钢板材和钢包套；将每一层的钛合金板材和钢板材组合后，再将钢包套包覆在钛合金板材和钢板材外面形成叠层单元。

进一步改进的，所述钛合金板材的为齿盘形，所述钢板材中部设有齿盘形镂空部，将每一层的钛合金板材拼放在对应的钢板材后，再将圆筒形的钢包套包覆在钛合金板材和钢板材外面形成叠层单元。

进一步改进的，步骤S2中，所述叠层单元包括钛合金箔材、铝合金箔材、钢箔材和钢包套；将每一层的钛合金箔材和和铝合金箔材叠层，再将叠层后的钛合金箔材、铝合金箔材和钢箔材组合，再将钢包套包覆在钛合金箔材、铝合金箔材和钢箔材外面形成叠层单元。