[发明专利]防止双合金整体叶盘热处理中开裂的方法及装置

说明书

本发明公开了一种防止双合金整体叶盘热处理中开裂的方法及装置，防止双合金整体叶盘热处理中开裂的方法，包括：步骤S1：制备双合金整体叶盘毛坯；步骤S2：将双合金整体叶盘毛坯放入热处理夹具内，且热处理夹具与双合金整体叶盘毛坯过盈配合，对双合金整体叶盘毛坯进行阶梯加热，使得双合金整体叶盘毛坯沿着中心到边缘的方向依次受热。避免了出现双合金整体叶盘毛坯不同线膨胀系数的部分同时加热膨胀，导致双合金结合界面出现较大的拉应力而出现裂纹缺陷。同时，热处理夹具与双合金整体叶盘毛坯过盈配合，使得热处理夹具对双合金整体叶盘毛坯的径向约束作用，有利于热处理过程不同种合金的合金元素在界面处的扩散和界面强化。

技术领域

本发明涉及热加工技术领域，尤其是涉及一种防止双合金整体叶盘热处理中开裂的方法及装置。

背景技术

钛合金整体叶盘采用盘毂和叶身一体化结构设计，省去了传统连接方式采用的榫头、榫槽和锁紧装置，使结构质量减轻、零件数减少，避免了榫头的气流损失，推重比和可靠性明显提高，因此，受到了越来越广泛应用。

由于整体叶盘中的叶片部分工作时要求具有更高的工作温度、良好的高温持久和蠕变以及抗疲劳裂纹扩展性能；而盘毂部分(轮毂)则要求具备较高的拉伸强度和疲劳性能。因此，针对双合金整体压盘中叶片和盘毂不同区域的工作要求特点，采用双性能或双合金结构能够更大程度的满足大温度梯度和应力梯度的工作条件。单一合金双组织产生的双性能必然受到合金自身性能的约束，并不能完全发挥双性能盘的结构设计优势。采用不同材料组合制造双合金整体叶盘，可以更好地实现钛合金整体叶盘性能的最优化设计。

目前，国内外异种材料双合金整体叶盘的制造方法主要通过线性摩擦焊、扩散焊、热等静压等技术将叶片和盘毂联接在一起。增材制造具备柔性、快速和一体化成型复杂构件等技术优势，采用激光送粉增材制造技术制备异种材料构成的双合金零部件成为了一种新的技术途径，但激光送粉增材制造具有温度梯度大、冷却速度快及多次循环加热等特点，使得成形制件中存在较高的残余应力，特别是双合金整体叶盘采用两种不同的合金牌号，因其各区域热膨胀系数及弹性模量存在差异，在热处理加热过程中不同部位的热胀冷缩差异会在增材制造零件内部的残余应力进一步叠加，对双合金界面处的连接强度造成不良影响，尤其对一些焊接性能较差的Ti-Al系金属间化合物，甚至在加热过程中产生裂纹缺陷而导致构件报废。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种防止双合金整体叶盘热处理中开裂的方法，能够解决增材制造双合金整体叶盘热处理过程中双合金界面出现裂纹缺陷的问题。

本发明的第二个目的是提供一种防止双合金整体叶盘热处理中开裂的方法。

为了实现上述第一个目的，本发明提供了如下方案：

一种防止双合金整体叶盘热处理中开裂的方法，包括：

步骤S1：制备双合金整体叶盘毛坯；

步骤S2：将所述双合金整体叶盘毛坯放入热处理夹具内，且所述热处理夹具与所述双合金整体叶盘毛坯过盈配合，对所述双合金整体叶盘毛坯进行阶梯加热，使得所述双合金整体叶盘毛坯沿着中心到边缘的方向依次受热。

在一个具体的实施方案中，所述双合金整体叶盘毛坯包括盘毂毛坯及与所述盘毂毛坯连接的叶片，所述盘毂毛坯和所述叶片采用不同合金材料制成；

所述叶片的线膨胀系数小于所述盘毂毛坯的线膨胀系数；

所述热处理夹具的线膨胀系数小于或者等于所述叶片的线膨胀系数。

在另一个具体的实施方案中，所述步骤S2中的阶梯加热具体包括：将所述热处理夹具放入热处理炉进行加热，其中，所述热处理夹具上对应所述盘毂毛坯的心部区域为镂空的结构，且所述热处理夹具沿着所述盘毂毛坯到所述叶片的方向，厚度呈阶梯状递增。

在另一个具体的实施方案中，所述步骤S2中将所述双合金整体叶盘毛坯放入热处理夹具内包括：