[发明专利]一种高韧性钛合金汽轮机叶片的处理工艺

摘要

本发明公开了一种高韧性钛合金汽轮机叶片的处理工艺，选用钛合金叶片坯料，按质量百分比及包括C3.3‑4.2%，Si0.2‑3.6%，Mn0.3‑1.0%，P<0.1%,S<0.05%,Ni0.2‑3.0%，V0.2‑1.5%，Ti0.04‑0.6%，余为Fe及总量<0.3%的Cr、Co等微量元素；将上述合金材料投入熔炼炉中，并向熔炼炉中投入稀土元素，稀土元素的总重量为上述合金材料的0.10‑0.125%；稀土稀土元素中，按重量百分比包含以下组分Gd15‑18%，Pr3‑5%，Dy7‑9%，Ac12.5‑12.8%，Nd15‑20%，Sm11‑13%，余量为La。

主权项

一种高韧性钛合金汽轮机叶片的处理工艺，其特征在于，包括如下具体步骤：选用钛合金叶片坯料，按质量百分比及包括：C：3.3‑4.2%，Si：0.2‑3.6%，Mn：0.3‑1.0%，P<0.1%,S<0.05%,Ni：0.2‑3.0%，V：0.2‑1.5%，Ti：0.04‑0.6%，余为Fe及总量<0.3%的Cr、Co等微量元素；将上述合金材料投入熔炼炉中，并向熔炼炉中投入稀土元素，所述稀土元素的总重量为上述合金材料的0.10‑0.125%；所述稀土稀土元素中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15‑18%，Pr：3‑5%，Dy：7‑9%，Ac：12.5‑12.8%，Nd：15‑20%，Sm：11‑13%，余量为La；熔炼炉炉温升至910℃‑940℃，待炉料全部融化后进行充分搅拌，并在910℃‑940℃下保温1‑3h；将上述合金液体自然冷却至合金液体温度880℃‑850℃，再次加入与步骤中同样质量的稀土元素；待合金液体温度降温至800‑850℃时进行充分搅拌，并在800‑850℃下加入精炼剂精炼除渣5min‑10min；除渣处理后，将合金液体温度降至745‑750℃并保温20min‑30min，将炉温降至1130‑1140℃，加入精炼剂，用氩气进行除气精炼5min‑10min，并将合金液体温度恒定在905‑910℃下进行浇铸；浇铸后坯料表面用丙酮清洗后，放置在管式置氢炉内，将炉内抽真空至10‑3Pa，再将炉内升温至700℃‑800℃，保温15分钟，按钛合金叶片坯料的重量百分比充入0.1‑0.3％的氢气，充入氢气的流量为1L/min，保温2‑4小时，然后将炉内的温度以10℃/min的速度冷却至室温完成充氢处理；对坯料进行第一次表面吹砂处理，并在钛合金叶片坯料的表面上喷涂钛合金玻璃润滑剂；将模具放置于转底式保护气体电炉中预热，预热温度为750℃‑800℃，将钛合金叶片坯料装入预热的模具内，再将模具移至液压机上的电阻炉内升温至850℃‑940℃，保温10‑20分钟；对钛合金叶片预制坯料进行锻造，上模压下速度0.08mm/s‑0.1mm/s，后对置氢钛合金叶片锻造坯料的表面进行第二次吹砂处理；对钛合金叶片锻造坯料的表面依次进行清洗、脱氢并置于真空热处理炉内，将炉内温度升至700‑800℃，保温5‑6小时，叶片随炉冷却至室温，即得到置氢钛合金锻造叶片；所述叶片表面设有耐高温金属涂层，所述耐高温金属涂层的成分按质量百分比为：C：0.03‑0.05%，Si：0.17‑0.19%，Mn：0.25‑0.28%，Cr：5.36‑5.39%，Ni：8.12‑8.14%，Cu：1.32‑1.35%，Mo：0.16‑0.18%，Co：0.12‑0.15%，V：0.36‑0.45%，Zn：0.5‑0.8%，Al：0.28‑0.30%，Ti：0.16‑0.18%，B：0.08‑0.10%，Mg：0.45‑0.48%，S≤0.03%，P≤0.05%，助剂：0.32‑0.36%，余量为Fe；所述助剂的化学成分质量百分比为：Ce：12‑14%，Pr：2‑5%，Nd：4‑8%，Pm：3‑5%，Gd：1‑7%，Lu：3‑9%，Dy：2‑6%，Eu：3‑5%，Ho：12‑15%，Er：6‑8%，Ni：0.2‑0.5%，Zn：0.6‑0.8%，Cu：0.7‑0.9%，余量为La；所述助剂的制备方法：先将Ce、Pr、Nd、Pm、Gd、Lu、Dy、Eu元素放入反应炉中，将温度增加至980‑990℃，保温3‑5小时，然后空冷至室温，然后放入球磨机中粉碎，过100目数，得粉末颗粒A，然后将Ho、Er、Ni、Zn、Cu、La元素放入反应炉中加热至1100‑1200℃，保温3‑5小时，然后先空冷至550‑560℃，再以15‑20℃/min的速度水冷至室温，然后放入球磨机中粉碎，过200目数，得粉末颗粒B，再将粉末颗粒A与粉末颗粒B按2:1.3的比例进行配比，然后搅拌均匀，即可得到助剂。