CN106862452A - 一种TC17钛合金整体叶盘的等温β锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钛合金整体叶盘锻件的锻造方法，特别是涉及一种TC17钛合金整体叶盘锻件的等温β锻造方法。其工艺为：首先将钛合金棒锭加热至Tβ-30℃～50℃，利用快锻机以10～15mm/s速度将其锻至饼坯，保证变形量为50％；其次将饼坯加热至Tβ-30℃～50℃，在油压机上利用叶盘预锻模将饼坯锻至叶盘预锻件，锻压速度为3～8mm/s；最后将叶盘预锻件加热至Tβ+30℃～50℃,等温终锻模加热至Tβ-30℃～50℃，锻压叶盘预锻件使其在等温终锻模内完成叶盘锻件成形，锻压速度0.5～0.01mm/s，预锻件至最终锻件变形量为50％以上。采用该方法锻造的整体叶盘具有较好的组织及性能，适合航空发动机风扇及压气机叶盘的设计要求。

Description

一种TC17钛合金整体叶盘的等温β锻造方法
技术领域
本发明涉及一种钛合金盘形锻件的锻造方法，特别是涉及一种TC17钛合金整体叶盘锻件的等温β锻造方法。
背景技术
Tc17合金是一种高强、深淬透性的可锻富β相ɑ+β钛合金，在中温下，它的强度超过Ti-6Al-4V和Ti6242钛合金，并具有较高的蠕变抗力，主要用作气体涡轮发动机的零件，如风扇盘和压气机盘。该合金一般采用β锻造+热处理(固溶+时效)，得到针状或片条状ɑ组织，可以有效改进断裂韧性、蠕变性能和高周疲劳性能。
在锻造工艺的研究上，通过控制变形温度得到不同的显微组织形态，随着发动机型号的不断发展，整体叶盘的各项性能不断提高，许多研究工作投入，并得出一定的成果。专利CN403622A与CN101804441A分别公布了一种钛合金准β锻造工艺和近等温锻造工艺，通过调整变形温度，控制ɑ含量得到网篮组织。该方法仅仅局限于网篮组织的变形温度控制，对锻件组织网篮组织的形态控制没有确定。经研究发现，锻件显微组织的形态变化对机械性能影响较为显著，而优异综合性能须靠理想的锻件微观组织保证。因此在等温β锻造工艺基础上，通过调整锻荒、制坯的工艺改进，得到理想的显微组织具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种使整体叶盘内部组织β晶粒破碎完全，晶界ɑ充分变形的网篮组织的TC17合金锻件的等温锻造方法。
本发明的技术方案是：
依据粗加工图设计锻件图，结合TC17合金β锻锻件组织状态要求，通过Deform有限元模拟软件，设计合理的叶盘预锻件，保证最终等温β模锻应变量控制在0.7以上。
一种TC17钛合金整体叶盘的等温β锻造方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、将TC17钛合金棒材下料成棒锭，加热该棒锭到钛合金Tβ-30℃～50℃,加热保温时间为棒锭有效厚度*0.6～1min/mm，采用快锻机将棒锭锻压成饼坯，所述锻压的变形量为50％；
步骤二、将饼坯加热至Tβ-30℃～50℃，将预锻模预热至300℃～500℃，预锻模预热保温时间为3～5小时；保证饼坯加热和预锻模预热同时完成，且加热后将所述坯装入预锻模内，采用油压机将饼坯锻压为叶盘预锻件,锻压速度为3～8mm/s，锻压后将叶盘预锻件冷却至环境温度；
步骤三、将叶盘预锻件加热至Tβ+30℃～50℃，将等温模具加热预热至Tβ-30℃～50℃，采用油压机将叶盘预锻件锻压为叶盘叶盘终锻件，锻压速度为0.5～0.01mm/s，保证叶盘预锻件到叶盘终锻件的变形量为50％以上，将叶盘终锻件冷却至环境温度；
步骤四、对叶盘终锻件进行热处理。
本发明的有益效果如下：
本发明采用2500T快锻机进行镦饼制坯，变形量达50％，原始的晶粒破碎较好，得到细小且均匀的双态组织的饼坯，为后续模锻成形提供基础。
针对整体叶盘结构特点，设计叶盘预锻件，采用相变点下30℃～50℃预锻，实现等温β锻前坯料的分配，确保终锻β锻各部位的应变不低于0.7。
采用该方法锻造的锻件经热处理后具有较理想的组织和性能，实现了大型整体叶盘不同部位组织均匀性的控制。
具体实施方式
下面对本发明进行进一步说明：
一种TC17钛合金整体叶盘的等温β锻造方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、将TC17钛合金棒材下料成棒锭，加热该棒锭到钛合金Tβ-30℃～50℃,加热保温时间为棒锭有效厚度*0.6～1min/mm，采用快锻机将棒锭锻压成饼坯，所述锻压的变形量为50％；
步骤二、将饼坯加热至Tβ-30℃～50℃，将预锻模预热至300℃～500℃，预锻模预热保温时间为3～5小时；保证饼坯加热和预锻模预热同时完成，且加热后将所述坯装入预锻模内，采用油压机将饼坯锻压为叶盘预锻件,锻压速度为3～8mm/s，锻压后将叶盘预锻件冷却至环境温度；
步骤三、将叶盘预锻件加热至Tβ+30℃～50℃，将等温模具加热预热至Tβ-30℃～50℃，采用油压机将叶盘预锻件锻压为叶盘叶盘终锻件，锻压速度为0.5～0.01mm/s，保证叶盘预锻件到叶盘终锻件的变形量为50％以上，将叶盘终锻 件冷却至环境温度；
步骤四、对叶盘终锻件进行热处理。

Claims (1)

1.一种TC17钛合金整体叶盘的等温β锻造方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、将TC17钛合金棒材下料成棒锭，加热该棒锭到钛合金Tβ-30℃～50℃,加热保温时间为棒锭有效厚度*0.6～1min/mm，采用快锻机将棒锭锻压成饼坯，所述锻压的变形量为50％；
步骤二、将饼坯加热至Tβ-30℃～50℃，将预锻模预热至300℃～500℃，预锻模预热保温时间为3～5小时；保证饼坯加热和预锻模预热同时完成，且加热后将所述坯装入预锻模内，采用油压机将饼坯锻压为叶盘预锻件,锻压速度为3～8mm/s，锻压后将叶盘预锻件冷却至环境温度；
步骤三、将叶盘预锻件加热至Tβ+30℃～50℃，将等温模具加热预热至Tβ-30℃～50℃，采用油压机将叶盘预锻件锻压为叶盘叶盘终锻件，锻压速度为0.5～0.01mm/s，保证叶盘预锻件到叶盘终锻件的变形量为50％以上，将叶盘终锻件冷却至环境温度；
步骤四、对叶盘终锻件进行热处理。
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