一种网篮组织Ti175合金整体叶盘的制备方法

一种网篮组织ti175合金整体叶盘的制备方法
技术领域
1.本发明属于钛合金加工领域，具体涉及到一种网篮组织ti175合金整体叶盘的制备方法。


背景技术：

2.钛合金材料具有较高的比强度，密度为～4.54g/cm3，同时具有较好的热稳定性和高温强度。尽可能提高具有高比强度的钛合金材料的使用量，是未来先进航空航天飞行器的主要发展方向。近年来国内外飞行器上钛合金的使用量大幅增加，也是钛合金的使用量和使用水平成为衡量国内外航空航天技术及飞行器性能先进程度的一项重要指标。ti175合金是一种可在550℃长时使用的高温钛合金，该合金与其他合金相比具有明显的综合优势，与ta15合金相比该合金的各项性能均具有明显的优势；与tc4和tc11合金相比该合金在高温段具有更优的各项力学性能，并且随着温度的升高，其性能优势愈加明显。因此该合金有望在航空航天领域大量应用，可用于制造高马赫发动机整体叶盘等部件。目前疲劳失效是该合金构件破坏的主要原因，为得到良好的疲劳性能，通常采用两相区变形获得的双态组织，但这不可避免地限制了ti175合金整体叶盘强度的提高。而常规β锻带来的网篮组织往往疲劳性能较差，不能满足航空航天领域对复杂服役条件下的性能需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种一种网篮组织ti175合金整体叶盘的制备方法，使用该方法制备ti175合金整体叶盘可以在获得强度较高的网篮组织的同时获得较高疲劳强度，具体技术方案如下：
4.步骤一：将合金铸锭加热至t
β
相变点以上100℃～150℃，保温10h～20h后出炉锻造，锻比不小于4；
5.步骤二：将步骤一中所得坯料在t
β
相变点以上20℃～50℃进行4～8火次的镦拔变形，每火次锻比不小于3；
6.步骤三：将步骤二中所得锻坯加热至t
β
相变点以上10℃～30℃，进行模锻成形；
7.步骤四：对步骤三制备所得模锻锻坯进行热处理及表面加工，获得网篮组织ti175合金整体叶盘。
8.所述的一种网篮组织ti175合金整体叶盘的制备方法，其优选方案为，步骤二按加热系数η＝0.2min/mm～0.5min/mm计算保温时间。
9.所述的一种网篮组织ti175合金整体叶盘的制备方法，其优选方案为，骤三中先将模具加热到900℃～950℃，模锻后锻坯空冷至室温。
10.所述的一种网篮组织ti175合金整体叶盘的制备方法，其优选方案为，步骤四中热处理工艺为在t
β
相变点以上10℃～50℃进行第一重热处理，热透后保温1h～4h后炉冷；在500℃～600℃进行第二重热处理，热透后保温6h～40h后空冷；在490℃～510℃进行第三重热处理，热透后保温50h～200h后空冷。
11.所述的一种网篮组织ti175合金整体叶盘的制备方法，其优选方案为，步骤四经热处理后对ti175合金整体叶盘表面进行打磨抛光。本发明与现有技术相比具有的优点和有益效果：
12.1)通过该工艺制备的ti175合金整体叶盘具有网篮组织，相较于传统的双态组织或等轴组织具有更高的室温及高温强度；
13.2)本发明中ti175合金整体叶盘经三重热处理后，在整体叶盘表面形成梯度式渗氧层，使整体叶盘疲劳性能得到大幅度提高。
附图说明
14.图1为本发明实施例1中ti175合金整体叶盘200倍显微组织照片；
15.图2为本发明实施例1中ti175合金整体叶盘2000倍显微组织照片。
具体实施方式
16.下面结合实施例对本发明作进一步说明。
17.实施例1：
18.如图1-2所示，本实施例所用原材料是直径为ф600mm的ti175合金铸锭，合金各成分的重量百分比为al：6.50％，mo：4.0％，zr：4.00％，sn：1.00％，w：1％，si：0.5％，余量为ti和其他不可避免的杂质元素，金相法检测合金的β相变转变温度为980℃。
19.步骤一：将tc11合金铸锭加热至1100℃，保温16h后出炉锻造，镦粗变形量为60％，镦拔总锻比为4.5。
20.步骤二：将步骤一中所得坯料在1020℃进行2火次的镦拔变形，镦粗变形量为55％，在1010℃进行2火次的镦拔变形，镦粗变形量为50％，在1000℃进行1火次的镦拔变形，镦粗变形量为40％。
21.步骤三：将步骤二中所得锻坯加热至1000℃，模具加热至950℃，进行模锻成形。
22.步骤四：模锻成形后锻坯分别经1020℃保温2h后炉冷处理、560℃保温8h后空冷处理以及500℃保温75h后空冷处理。完成热处理后对ti175合金整体叶盘表面进行打磨抛光，得到直径ф1000mm的网篮组织ti175合金整体叶盘锻件。
23.表1实施例1中tib增强ti175合金拉伸性能
[0024][0025]
表2实施例1中tib增强ti175合金疲劳性能
[0026][0027]
从以上实施例可以看出，本发明的网篮组织ti175合金整体叶盘不仅克服了传统β锻后疲劳性能差的不足，同时还保持了较高的室温及高温强度。


技术特征：
1.一种网篮组织ti175合金整体叶盘的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：将ti175合金铸锭加热至t
β
相变点以上100℃～150℃，保温10h～20h后出炉锻造，锻比不小于4；步骤二：将步骤一中所得坯料在t
β
相变点以上20℃～50℃进行4～8火次的镦拔变形，每火次锻比不小于3；步骤三：将步骤二中所得锻坯加热至t
β
相变点以上10℃～30℃，进行模锻成形；步骤四：对步骤三制备所得模锻锻坯进行热处理及表面加工，获得网篮组织ti175合金整体叶盘。2.权利要求1中所述的一种网篮组织ti175合金整体叶盘的制备方法，其特征在于：步骤二中，按加热系数η＝0.2min/mm～0.5min/mm计算保温时间。3.权利要求1中所述的一种网篮组织ti175合金整体叶盘的制备方法，其特征在于：步骤三中，先将模具加热到900℃～950℃，模锻后锻坯空冷至室温。4.权利要求1中所述的一种网篮组织ti175合金整体叶盘的制备方法，其特征在于：步骤四中，热处理工艺为在t
β
相变点以上10℃～50℃进行第一重热处理，热透后保温1h～4h后炉冷；在500℃～600℃进行第二重热处理，热透后保温6h～40h后空冷；在490℃～510℃进行第三重热处理，热透后保温50h～200h后空冷。5.权利要求1中所述的一种网篮组织ti175合金整体叶盘的制备方法，其特征在于：步骤四中，经热处理后对ti175合金整体叶盘表面进行打磨抛光。

技术总结
一种网篮组织Ti175合金整体叶盘的制备方法，步骤一：将Ti175合金铸锭加热至T


技术研发人员：孙昊 赵子博 王清江 刘建荣 李楠
受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/10/7