[发明专利]一种具有碳化钨覆层的复杂钛合金构件的加工方法

说明书

本发明属于钛合金复合材料加工领域，特别涉及一种具有碳化钨覆层的复杂钛合金构件的加工方法。本发明所述具有碳化钨覆层的复杂钛合金构件的加工方法，通过将预加工的钛合金初坯装入适配结构的包套中并加入碳化钨粉末进行热等静压处理的方式，实现了碳化钨材料在钛合金构件表面的均匀覆层，并实现了对真空烧结钛合金的致密化处理，提升了钛合金构件的综合性能，可以得到一种同时具有低密度、高强度、高硬度、高耐磨性、高致密度和长使用寿命的钛合金构件，本发明所述方法尤其适用于复杂结构的钛合金构件的加工。

技术领域

本发明属于钛合金复合材料加工领域，特别涉及一种具有碳化钨覆层的复杂钛合金构件的加工方法。

背景技术

钛合金作为一种比强度高、变形系数小、热强性、低温韧性好的材料，被广泛应用在航空航天、舰船制造等领域。但是，同样因其熔点高、强度高的特点，存在较难熔炼且难以进行机械加工等问题，进而导致复杂的钛合金构件加工较为困难的工艺难题。目前，对于钛合金复杂构件的成形加工通常采用的即是铸造或真空熔炼的方法，但是，所得成品的致密性差，产品的内部缺陷也难以避免，产品的质量难以保证。

另外，对于需要频繁承受较大载荷的钛合金构件而言，单独钛合金构件产品的硬度往往不足以满足使用条件。许多研究人员提出了在钛合金构件表面涂覆碳化钨覆层以增强其硬度性能的方法。目前，使用较多的覆层方法主要包括激光熔覆、等离子喷涂以及较为先进的超音速火焰喷涂法，但是，这些工艺方法涂覆所得的碳化钨涂层较薄，仍然存在产品使用寿命有限的缺陷。

有鉴于此，开发一种可有效保证产品质量和使用性能的碳化钨覆层复杂钛合金构件的加工方法，对于钛合金构件的应用及推广，具有积极的意义。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有碳化钨覆层的复杂钛合金构件的加工方法，以解决现有技术中具有碳化钨覆层的复杂钛合金构件产品质量不理想的问题；

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种产品质量和使用性能均较好的具有碳化钨覆层的复杂钛合金构件。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种具有碳化钨覆层的复杂钛合金构件的加工方法，包括如下步骤：

(1)按照选定所述钛合金构件的组成，取原料粉末加入至内层形状与所述钛合金构件形状相同的刚性模具中，进行真空高温烧结处理，脱模得到钛合金初坯，备用；

(2)将所述钛合金初坯置于热等静压用包套内，并装入碳化钨粉末，经振实、除气、封焊，备用；

(3)将所述钛合金构件连同包套一并进行热等静压处理，得到带包套的碳化硅覆层的钛合金构件；

(4)将所述带包套的钛合金构件进行化铣处理，即得所需具有碳化钨覆层的钛合金构件。

具体的，所述步骤(1)中，所述钛合金初坯的尺寸相对于选定所述钛合金构件尺寸的尺寸进行等比例缩小。

具体的，所述步骤(1)中，所述真空高温烧结步骤的温度为1000-1300℃，炉内的真空度低于10^-3Pa。

具体的，所述步骤(2)中，所述碳化钨覆层的厚度为0.1-5mm。

根据本发明的一个实施方案，所述碳化钨粉末为破碎后的碳化钨颗粒经球磨机球磨制得，球磨后的碳化钨粉体畸变能和表面能增加，增强热等静压过程中与钛合金的结合能力，球磨造成的熔点降低也有利于粉末颗粒间冶金结合的能力。

具体的，所述步骤(2)中，所述步骤(2)中，所述包套包括可拼合的第一包套组件和第二包套组件；经拼合后的所述包套具有内部空间与所述具有碳化钨覆层的钛合金构件的大小和形状相一致的结构。

具体的，所述包套设置有连接进粉管的孔洞，可用于加入所述碳化钨粉末以及除气处理。