CN111876706A - 一种薄壁损伤容限型tc4-dt钛合金零件的热处理方法 - Google Patents

一种薄壁损伤容限型tc4-dt钛合金零件的热处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111876706A
CN111876706A CN202010615858.4A CN202010615858A CN111876706A CN 111876706 A CN111876706 A CN 111876706A CN 202010615858 A CN202010615858 A CN 202010615858A CN 111876706 A CN111876706 A CN 111876706A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat treatment
thin
titanium alloy
alloy part
wall damage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010615858.4A
Other languages
English (en)
Inventor
娄志强
孔德权
刘瑾怡
冯平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd filed Critical Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd
Priority to CN202010615858.4A priority Critical patent/CN111876706A/zh
Publication of CN111876706A publication Critical patent/CN111876706A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Abstract

本发明公开了一种薄壁损伤容限型TC4‑DT钛合金零件的热处理方法，包括以下步骤：1）加工前，薄壁损伤容限型TC4‑DT钛合金零件进行一次退火热处理，后对其进行机械加工，使其处于半精加工状态；2）将半精加工状态薄壁损伤容限型TC4‑DT钛合金零件放入真空焊接炉中1‑2h进行一次真空电子束焊；3）接着放入半精加工热处理工装中，放入真空热处理的退火炉中，进行一次真空热处理；4）然后取出，进行机械加工，使其处于精加工状态，然后放入精加工热处理工装中；5）然后通过真空热处理的退火炉进行二次真空热处理。本发明有效解决了薄壁损伤容限型TC4‑DT钛合金零件切削加工的应力变形问题，不仅稳定了加工尺寸，而且保证了零件尺寸公差及几何公差达到技术要求。

Description

一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法
技术领域
本发明涉及钛合金零件加工处理技术领域，具体是指一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法。
背景技术
在航空工业制造中，薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的应用越来越广，也最为常见。然而，零件加工时存在较多困难，主要表现为：高温下组织易产生裂变，在高温、高压下，切削时易产生黏刀现象，形成积屑瘤；切削加工时易变形，影响零件的尺寸公差及几何公差；切削后残余应力大，造成尺寸及形位公差超差，使零件报废；尺寸稳定性差，零件在环境温度变化下，材料留存的残余应力将会释放出来，造成零件变形，极大地影响了零件的加工精度和使用可靠性。
目前，在薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的机械加工中，单纯采用机械加工的方法难以消除加工应力，因此需用热处理工艺来消除零件的应力变形。然而，常规的热处理工艺，由于在热处理工序安排、热处理条件选定、热处理次数规定等方面存在诸多不合理之处，往往难以达到消除零件加工变形，稳定加工尺寸的目的，不能使零件尺寸公差及几何公差达到技术要求。
虽然现有文献《大型薄壁钛合金零件的热处理工艺，潘 浩，江希龙，韩保辉，陈英，金属处理》，公开针对TC4钛合金的热处理方法，但随着技术的发展，出现了物理性能更为优异，更适合使用航空航天工业发展的钛合金TC4-DT，针对钛合金TC4-DT如何消除应力的热处理方法还未见有相关报道，需要进一步对钛合金TC4-DT进行探索和研究，使其更好地适用于航空航天零件的制造。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效解决了薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件切削加工的应力变形问题，不仅稳定了加工尺寸，而且保证了零件尺寸公差及几何公差达到技术要求的薄壁损伤容限型钛合金TC4-DT零件的热处理方法。
本发明通过下述技术方案实现：一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法，包括以下步骤：
（1）加工前，薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行退火热处理，然后对其进行机械加工，使其薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件处于半精加工状态；
（2）将半精加工状态薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件放入真空焊接炉中进行一次真空电子束焊接；
（3）将经过真空电子束焊后的薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件放入半精加工热处理工装中，并将装有薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理工装，放入真空热处理的退火炉中，进行一次真空热处理；
（4）将冷却后位于半精加工热处理工装中后的薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件取出，进行机械加工，使其薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件处于精加工状态，然后将精加工状态的薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件放入精加工热处理工装中；
（5）将装有薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的精加工热处理工装，放入真空热处理的退火炉中进行二次真空热处理，然后取出已消除应力的薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件。
本技术方案的工作原理为，针对TC4-DT钛合金这种新的零件材料，不断做实验试错，最终探究出消除薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件应力的热处理方法。具体为加工前退火热处理+真空电子束焊+一次真空热处理+精加工+二次真空热处理，可以解决现有薄壁损伤容限型钛合金零件切削加工的应力变形问题，不仅稳定了加工尺寸，而且保证了零件尺寸公差及几何公差达到技术要求，提高薄壁损伤容限型钛合金零件的合格率。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（1）中，对薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行退火热处理的具体工艺参数为：热处理温度650~800℃，保温2~3小时，退火热处理完毕后，使用空气冷却。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（1）中，对薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行退火热处理的具体工艺参数为：热处理温度为730℃，保温2小时。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（2）中，半精加工状态薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件放入真空焊接炉1~2小时后，进行真空电子束焊接。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（3）中薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行一次真空热处理的工艺参数为：退火炉的工作真空度小于1.0×10-3Pa，真空热处理温度设定为700~800℃，保温时间2~5小时，随着退火炉冷却至100~300℃以下后，充入氩气冷却。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（3）中薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行一次真空热处理的工艺参数为：退火炉的工作真空度小于6.7×10-2Pa，真空热处理温度设定730℃，保温时间3.5小时，随着退火炉冷却至200℃以下后，充入纯度为99.999%的氩气冷却。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件放入半精加工热处理工装的定位基准采用零件的数控加工工艺孔，所述半精加工热处理工装上部加150kg配重。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（5）中薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行一次真空热处理的工艺参数为：退火炉的工作真空度小于1.0×10-3Pa，真空热处理温度设定为550~650℃，保温时间2~5小时，随炉冷至100~350℃下充入氩气冷却。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（5）中薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行一次真空热处理的工艺参数为：退火炉的工作真空度小于6.7×10-2Pa，真空热处理温度设定为620℃，保温时间3小时，随炉冷至100℃下充入纯度为99.999%的氩气冷却。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件放入精加工热处理工装的定位基准采用零件的腹板面，所述精加工热处理工装上部加60kg配重。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明采用加工前退火热处理+真空电子束焊+一次真空热处理+精加工+二次真空热处理，可以解决现有薄壁损伤容限型钛合金零件切削加工的应力变形问题，不仅稳定了加工尺寸，而且保证了零件尺寸公差及几何公差达到技术要求，提高薄壁损伤容限型钛合金零件的合格率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、工艺条件及优点作用更加清楚明白，结合以下实施实例，对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内，此处所描述的具体实施实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：
本实施例提供一种薄壁损伤容限型钛合金零件的热处理方法，所述薄壁损伤容限型钛合金零件的热处理方法包括如下步骤：
（1）加工前对损伤容限型钛合金零件进行一次退火处理，热处理温度730℃，保温2小时，空冷。热处理后进行机械加工工序；
（2）半精加工状态薄壁损伤容限型钛合金零件放入真空焊接炉中1-2h进行一次真空电子束焊；
（3）将经过真空电子束焊后的薄壁损伤容限型钛合金零件放入热处理工装（一），定位基准采用零件的数控加工工艺孔、工装上部加150kg配重方式；
（4）将薄壁损伤容限型钛合金零件和热处理工装（一）放入真空热处理退火炉中，工作真空度＜6.7×10-2Pa，真空热处理设定温度730℃，保温时间3.5小时，随炉冷至200℃下充入99.999%氩气冷却；
（5）将精加工状态的薄壁损伤容限型钛合金零件放入热处理工装（二），定位基准零件腹板面、工装上部加60kg配重方式；
（6）将薄壁损伤容限型钛合金零件和热处理工装（二）一起放入真空热处理退火炉中，工作真空度＜6.7×10-2Pa，真空热处理设定温度620℃，保温时间3小时，随炉冷至100℃下充入99.999%氩气冷却。
其中，热处理工装（一）即为半精加工热处理工装，热处理工装（二）精加工热处理工装。
本发明采用加工前退火热处理+真空电子束焊+一次真空热处理+精加工+二次真空热处理，可以解决现有薄壁损伤容限型钛合金零件切削加工的应力变形问题，不仅稳定了加工尺寸，而且保证了零件尺寸公差及几何公差达到技术要求，提高薄壁损伤容限型钛合金零件的合格率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）加工前，薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行退火热处理，然后对其进行机械加工，使其薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件处于半精加工状态；
（2）将半精加工状态薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件放入真空焊接炉中进行一次真空电子束焊接；
（3）将经过真空电子束焊后的薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件放入半精加工热处理工装中，并将装有薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理工装，放入真空热处理的退火炉中，进行一次真空热处理；
（4）将冷却后位于半精加工热处理工装中后的薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件取出，进行机械加工，使其薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件处于精加工状态，然后将精加工状态的薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件放入精加工热处理工装中；
（5）将装有薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的精加工热处理工装，放入真空热处理的退火炉中进行二次真空热处理，然后取出已消除应力的薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中，对薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行退火热处理的具体工艺参数为：热处理温度650~800℃，保温2~3小时，退火热处理完毕后，使用空气冷却。
3.根据权利要求2所述的一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中，对薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行退火热处理的具体工艺参数为：热处理温度为730℃，保温2小时。
4.根据权利要求1或2所述的一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中，半精加工状态薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件放入真空焊接炉1~2小时后，进行真空电子束焊接。
5.根据权利要求1或2所述的一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行一次真空热处理的工艺参数为：退火炉的工作真空度小于1.0×10-3Pa，真空热处理温度设定为700~800℃，保温时间2~5小时，随着退火炉冷却至100~300℃以下后，充入氩气冷却。
6.根据权利要求5所述的一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行一次真空热处理的工艺参数为：退火炉的工作真空度小于6.7×10-2Pa，真空热处理温度设定730℃，保温时间3.5小时，随着退火炉冷却至200℃以下后，充入纯度为99.999%的氩气冷却。
7.根据权利要求6所述的一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法，其特征在于，所述薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件放入半精加工热处理工装的定位基准采用零件的数控加工工艺孔，所述半精加工热处理工装上部加150kg配重。
8.根据权利要求1或2所述的一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法，其特征在于，所述步骤（5）中薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行一次真空热处理的工艺参数为：退火炉的工作真空度小于1.0×10-3Pa，真空热处理温度设定为550~650℃，保温时间2~5小时，随炉冷至100~350℃下充入氩气冷却。
9.根据权利要求7所述的一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法，其特征在于，所述步骤（5）中薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件进行一次真空热处理的工艺参数为：退火炉的工作真空度小于6.7×10-2Pa，真空热处理温度设定为620℃，保温时间3小时，随炉冷至100℃下充入纯度为99.999%的氩气冷却。
10.根据权利要求8所述的一种薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件的热处理方法，其特征在于，所述薄壁损伤容限型TC4-DT钛合金零件放入精加工热处理工装的定位基准采用零件的腹板面，所述精加工热处理工装上部加60kg配重。
CN202010615858.4A 2020-06-30 2020-06-30 一种薄壁损伤容限型tc4-dt钛合金零件的热处理方法 Pending CN111876706A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010615858.4A CN111876706A (zh) 2020-06-30 2020-06-30 一种薄壁损伤容限型tc4-dt钛合金零件的热处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010615858.4A CN111876706A (zh) 2020-06-30 2020-06-30 一种薄壁损伤容限型tc4-dt钛合金零件的热处理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111876706A true CN111876706A (zh) 2020-11-03

Family

ID=73157393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010615858.4A Pending CN111876706A (zh) 2020-06-30 2020-06-30 一种薄壁损伤容限型tc4-dt钛合金零件的热处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111876706A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113249667A (zh) * 2021-06-18 2021-08-13 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 一种获得高韧高损伤容限双相钛合金的热处理方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0466606B1 (en) * 1990-07-13 1995-09-27 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Process for manufacturing corrosion-resistant welded titanium alloy tubes and pipes
CN104630678A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 西北工业大学 Tc4钛合金表面纳米结构的制备方法
CN105798301A (zh) * 2016-05-12 2016-07-27 上海工程技术大学 基于双电子束的tc4钛合金增材制造构件应力缓释方法
CN107116340A (zh) * 2017-05-18 2017-09-01 上海空间推进研究所 航天用大尺寸薄壁内衬及其制造方法
US20180340247A1 (en) * 2017-05-23 2018-11-29 Fusheng Precision Co., Ltd Method for Manufacturing a Golf Club Head
CN109396441A (zh) * 2018-11-30 2019-03-01 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种电子束焊接激光选区熔化成形零件的热处理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0466606B1 (en) * 1990-07-13 1995-09-27 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Process for manufacturing corrosion-resistant welded titanium alloy tubes and pipes
CN104630678A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 西北工业大学 Tc4钛合金表面纳米结构的制备方法
CN105798301A (zh) * 2016-05-12 2016-07-27 上海工程技术大学 基于双电子束的tc4钛合金增材制造构件应力缓释方法
CN107116340A (zh) * 2017-05-18 2017-09-01 上海空间推进研究所 航天用大尺寸薄壁内衬及其制造方法
US20180340247A1 (en) * 2017-05-23 2018-11-29 Fusheng Precision Co., Ltd Method for Manufacturing a Golf Club Head
CN109396441A (zh) * 2018-11-30 2019-03-01 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种电子束焊接激光选区熔化成形零件的热处理方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113249667A (zh) * 2021-06-18 2021-08-13 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 一种获得高韧高损伤容限双相钛合金的热处理方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109439936B (zh) 一种中强高韧钛合金超大规格环材的制备方法
EP3441489A1 (en) Method for manufacturing ni-based alloy member
CN102941447B (zh) 一种螺栓的制造加工工艺
JP5829213B2 (ja) チタン合金部品の応力緩和熱処理
CN103451736B (zh) 一种减少单晶高温合金精铸件再结晶的方法
CN104233125A (zh) 一种薄壁铝合金材料管壳零件切削加工的热处理工艺
JP7236569B2 (ja) 高強度ステンレス鋼ローター及びその製造方法
CN111549259B (zh) 一种镍钴基高温合金涡轮盘及其制备方法
CN103305781B (zh) 多元微合金化钛合金加工方法
CN113042755A (zh) 一种增材制造用gh3536高温合金的热处理方法
CN112853079B (zh) 一种大直径薄壁高筒型超高强度钢d406a环锻件成型方法
CN112941439B (zh) 调控slm钛合金静动载力学性能及各向异性热处理方法
CN111876706A (zh) 一种薄壁损伤容限型tc4-dt钛合金零件的热处理方法
CN111730114A (zh) 一种铝合金薄壁腹板结构件的铣削加工方法
CN109483166A (zh) 高精度金属超薄板零件加工工艺
CN110904364B (zh) 一种铝合金靶材的制备方法
CN107236918B (zh) 含有细小板条状γ再结晶组织的beta-gamma TiAl合金板材的制备方法
CN104248832A (zh) 高尔夫球杆头弧形击球面板的制造方法
CN113789490A (zh) 一种增材制造用gh4169镍基高温合金及其热处理方法
CN106239036B (zh) 一种片状多孔结构单晶高温合金零件的制备工艺
CN114438298B (zh) 一种高温扩散方法及一种合金钢
CN114799216B (zh) 钛合金的热处理方法
CN113528992B (zh) 优化增材制造gh3536镍基高温合金力学性能的热处理方法
CN104723040B (zh) 一种在钨板表面加工凹槽或盲孔的方法
CN104889266B (zh) 一种汽车车身热成形件修边冲孔模具制造工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201103

RJ01 Rejection of invention patent application after publication