CN107283124A - 一种无包套热加工TiAl合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及TiAl合金锻造方法。一种无包套热加工TiAl合金的方法,将TiAl合金铸锭切割加工成高径比为2:1‑1.5:1的圆柱,是圆柱的上下底面粗糙度在Ra 1.2‑0.8;使用BN乳膏均匀的涂抹于圆柱的侧表面及上下两个底面;使用厚度为5‑10mm的六钛酸钾晶须陶瓷纤维毯包覆圆柱,升温到1200℃‑1250℃,然后保温30‑90min;将用六钛酸钾晶须陶瓷纤维毯包覆的圆柱在700℃‑750℃下进行无包套锻造,应变速率为0.01‑0.05s‑1,整体变形量为:变形量为75%‑80%。本发明无包套锻造,减少了包套封焊,去包套车削等步骤,工艺简单,成本低,避免浪费。
Description
技术领域
本发明涉及TiAl合金锻造方法。
技术背景
随着航空、航天技术高速发展,飞行器和运输工具速度的提高,对轻质、高强高温结构材料的性能提出了更高的要求。TiAl合金具有密度低、高的比强度和比弹性模量、良好的抗蠕变及抗氧化能力等突出特点,使其成为航空、航天工业领域极具竞争力的材料。然而,TiAl合金铸态组织粗大,需要通过热加工变形进一步细化组织,提高性能。TiAl合金热加工窗口小,变形抗力大,对加工温度要求较高,因此TiAl合金的热加工变形通常采用包套锻造、包套挤压、包套轧制等工艺。通过不锈钢包套的保温作用,减少温度的降低,提高变形能力。然而,不锈钢包套的使用,不但带来工艺的繁琐,增加了生产时间,而且带来资源的浪费,进一步增加了生产成本。本发明采用六钛酸钾晶须陶瓷纤维毯包覆TiAl合金,并外加700℃-750℃保温炉,减小了合金的温降;采用BN自润滑陶瓷颗粒乳膏作为润滑剂,减少了TiAl合金与压头之间的摩擦,提高了成形能力。本发明解决了TiAl合金锻造过程中工序繁杂,资源浪费,经济效益低的缺点,使TiAl合金在普通压机上直接进行无包套锻造,提高了生产效率,减少了生产成本。
发明内容
本发明要解决现有的包套锻造TiAl合金工艺繁杂、资源浪费、生产成本高的缺点,而提供一种低成本无包套锻造TiAl合金的方法。
本方法的具体步骤:
一、将TiAl合金铸锭用电火花线切割加工成高径为1.5:1-2:1的圆柱,这样的圆柱具有良好的变形稳定性,变形过程中不产生失稳。为了减小摩擦和缺陷导致的锻饼四周的开裂,用车床将圆柱的上下底面车光,表面粗糙度达到Ra 1.2-0.8。
二、将BN乳膏均匀的涂抹于TiAl合金的侧表面及上下两个底面,防止TiAl合金的高温氧化并减小上下两个底面与压头的摩擦。
三、采用厚度为5-10mm的六钛酸钾晶须陶瓷纤维毯包覆TiAl合金,并在1200℃-1250℃下随炉升温,保温30-90min,利用六钛酸钾晶须陶瓷纤维毯减小TiAl合金的温降,保证TiAl合金的变形温度。
四、将对开式、无底座电阻炉在压力机台面上加热到700℃-750℃,将步骤三中保温后的TiAl合金夹持到电阻炉内。以0.01-0.05s-1的应变速率对TiAl合金进行无包套锻造,变形量为75%-80%。
本发明的有益效果是:一、本发明无包套锻造,减少了包套封焊,去包套车削等步骤,工艺简单,成本低,避免浪费;二、本发明通过涂抹BN乳膏,降低了TiAl铸锭与压力机之间的摩擦,提高了变形组织均匀性。
具体实施方式
采用下述试验验证本发明效果:
试验一:一种低成本无包套锻造TiAl合金的技术方法,具体是按以下步骤完成的:
一、将合金成分为Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo的TiAl合金铸锭用电火花线切割加工成高径比为2:1的圆柱,并用车床将圆柱的上下底面车光,表面粗糙度达到Ra 1.2。二、将BN乳膏均匀的涂抹于TiAl合金的侧表面及上下两个底面。三、采用厚度为5mm的六钛酸钾晶须陶瓷纤维毯包覆TiAl合金,并在1200℃下随炉升温,保温30min。四、将对开式,无底座电阻炉在压力机台面上加热到700℃,将预热好的TiAl合金夹持到电阻炉内,以0.05s-1的应变速率对TiAl合金进行无包套锻造,变形量为80%。
Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo在采用本发明的无包套锻造后,锻饼表面质量良好。
试验二:一种低成本无包套锻造TiAl合金的技术方法,具体是按以下步骤完成的:
一、将成分为Ti-44Al-8Nb-0.2Mo的高Nb-TiAl合金铸锭用电火花线切割加工成高径比不超过1.5:1的圆柱,并用车床将圆柱的上下底面车光,表面粗糙度达到Ra0.8。二、将BN乳膏均匀的涂抹于TiAl合金的侧表面及上下两个底面。三、采用厚度为10mm的六钛酸钾晶须陶瓷纤维毯包覆TiAl合金,并在1250℃下随炉升温,保温90min。四、将对开式,无底座电阻炉在压力机台面上加热到750℃,将预热好的TiAl合金夹持到电阻炉内,以0.01s-1的应变速率对TiAl合金进行无包套锻造,变形量为75%。
具有较小热加工窗口的Ti-44Al-8Nb-0.2Mo,采用本发明进行无包套锻造后,锻饼表面质量良好。
Claims (1)
1.一种无包套热加工TiAl合金的方法:其特征在于按照如下的步骤进行:
步骤一:将TiAl合金铸锭切割加工成高径比为2:1-1.5:1的圆柱,是圆柱的上下底面粗糙度在Ra 1.2-0.8;
步骤二、使用BN乳膏均匀的涂抹于圆柱的侧表面及上下两个底面;
步骤三、使用厚度为5-10mm的六钛酸钾晶须陶瓷纤维毯包覆圆柱,升温到1200℃-1250℃,然后保温30-90min;
步骤四、将用六钛酸钾晶须陶瓷纤维毯包覆的圆柱在700℃-750℃下进行无包套锻造,应变速率为0.01-0.05s-1,整体变形量为:变形量为75%-80%。
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