專利名稱：降低tc4合金葉片鍛造溫度的鍛造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦合金葉片的鍛造方法，具體是一種降低TC4合金葉片鍛造溫度的鍛造方法。
背景技術(shù)：
渦扇航空發(fā)動機風扇葉片工作條件比較惡劣，而鈦合金具有比強度高、耐腐蝕和耐高溫等一系列優(yōu)點，這使得鈦合金在風扇葉片領(lǐng)域獲得了大量的應(yīng)用。鈦合金屬于難變形材料，加之風扇葉片形狀的復雜性導致其鍛造工藝性差、鍛造溫度高。文獻1 “鈦和鈦合金的熱處理與鍛造，國外航空資料編譯步編譯，國防工業(yè)出版社， 1970. 5，57頁”報道TC4合金的模鍛溫度范圍為899 982°C。文獻2 “中國航空材料手冊(第4卷)，《中國航空材料手冊》編輯委員會編，中國標準出版社，2002. 1，129頁”報道TC4合金鍛造加熱溫度大于920°C，終鍛溫度大于800°C。鍛造溫度高使得葉片鍛造過程中能耗較大，另外，高的鍛造溫度使得對鍛造模具的性能要求很高，等溫鍛一般要采用鎳基高溫合金，這極大地增大了模具成本。直接降低鍛造溫度則導致鈦合金可鍛性急劇下降，具體表現(xiàn)在變形抗力過大、鍛件易于開裂等。因此， 降低鈦合金風扇葉片鍛造溫度的前提是使鈦合金的可鍛溫度范圍向較低溫度拓展，這也是一直以來鈦合金鍛造領(lǐng)域面臨的一個技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的TC4鈦合金鍛造溫度高的不足，本發(fā)明提供一種降低TC4合金葉片鍛造溫度的鍛造方法。該方法通過對TC4合金進行固態(tài)置氫處理，以及鍛造工藝參數(shù)的優(yōu)化，可以降低TC4鈦合金的鍛造溫度。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種降低TC4合金葉片鍛造溫度的鍛造方法，其特點是包括下述步驟步驟一、將TC4合金表面用丙酮清洗后，置入管式固態(tài)置氫爐中，抽真空到 1. 0X10_3 1. 5Xl(T3Pa，以 5 15°C/min 的速度加熱至 700 800°C，保溫 10 15min，按 TC4合金坯料的重量百分比充入0. 2 0. 5%的氫氣，充入氫氣的流量為0. 5 1. 5L/min, 保溫2 汕，以5 10°C /min的速度冷卻至室溫，即得到固態(tài)置氫鈦合金；步驟二、將固態(tài)置氫鈦合金機械加工成固態(tài)置氫鈦合金預制坯料；步驟三、對固態(tài)置氫鈦合金預制坯料表面進行吹砂和打磨處理；步驟四、在固態(tài)置氫鈦合金預制坯料表面噴涂玻璃潤滑劑；步驟五、安裝鍛造模具，上下模分別固定于等溫鍛液壓機上下工作臺面上，將爐溫升至720 780°C保溫待用；步驟六、將固態(tài)置氫鈦合金預制坯料放置于鍛造模具的下模上，保溫15 20min，對固態(tài)置氫鈦合金預制坯料進行鍛造，上模壓下速度為0. 1 0. 3mm/s，上下模具閉合后即得到固態(tài)置氫鈦合金葉片鍛件；步驟七、將固態(tài)置氫鈦合金葉片鍛件去處飛邊；步驟八、對固態(tài)置氫鈦合金鍛件表面進行吹砂和打磨處理；步驟九、將固態(tài)置氫鈦合金鍛件表面清潔后，置入管式固態(tài)置氫爐中，抽真空到1. OX 10_3 1. 5 X 10 ,以5 15°C /min的速度加熱至700 750°C，爐內(nèi)真空度高于3X 10-3 后保溫2 3h，以5 10°C /min的速度冷卻至室溫。本發(fā)明的有益效果是由于對TC4合金進行固態(tài)置氫處理，以及鍛造工藝參數(shù)的優(yōu)化，使TC4鈦合金的鍛造溫度在其他參數(shù)相同的條件下由現(xiàn)有技術(shù)的800 982°C降低到 720 780O。下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作詳細說明。
具體實施例方式實施例1:步驟一、固態(tài)置氫將φ39 mmx262 mm的TC4合金圓柱表面用丙酮清洗后，置入管式固態(tài)置氫爐中，抽真空到1. OX 10_3Pa，以約5°C /min的速度加熱至700°C，保溫lOmin， 按鈦合金坯料的重量百分比充入0. 5%的氫氣，充入氫氣的流量為0. 5L/min，保溫3h，以約 IO0C /min的速度冷卻至室溫；步驟二、機械加工將固態(tài)置氫鈦合金進行機械加工成固態(tài)置氫鈦合金預制坯料；步驟三、吹砂和打磨對固態(tài)置氫鈦合金預制坯料表面進行吹砂和打磨處理；步驟四、噴涂潤滑劑在固態(tài)置氫鈦合金預制坯料表面噴涂天力創(chuàng)牌Ti-5D玻璃潤滑劑；步驟五、安裝模具及預熱安裝鍛造模具，上下模分別固定于等溫鍛液壓機上下工作臺面上。將等溫鍛加熱爐升溫至720°C保溫待用；步驟六、鍛造將固態(tài)置氫鈦合金預制坯料放置于鍛造模具的下模上，保溫15分鐘，對固態(tài)置氫鈦合金預制坯料進行鍛造，上模壓下速度為0. lmm/s，上下模具閉合后即得到固態(tài)置氫鈦合金葉片鍛件；步驟七、去飛邊 將固態(tài)置氫鈦合金葉片鍛件去處飛邊；步驟八、吹砂和打磨對固態(tài)置氫鈦合金鍛件表面進行吹砂和打磨處理；步驟九、除氫將固態(tài)置氫鈦合金鍛件表面清潔后，置入管式固態(tài)置氫爐中，抽真空到1. O X 10 ,以5°C /min的速度加熱至750°C，爐內(nèi)真空度高于3 X KT3Pa 后保溫2h，以約10°C /min的速度冷卻至室溫。實施例2:步驟一、固態(tài)置氫將φ39 mmx262 mm的TC4合金圓柱表面用丙酮清洗后，置入管式固態(tài)置氫爐中，抽真空到1.0X10_3Pa，以約15°C /min的速度加熱至800°C，保溫 15min，按鈦合金坯料的重量百分比充入0. 2%的氫氣，充入氫氣的流量為lL/min，保溫2h， 以約5°C /min的速度冷卻至室溫；步驟二、機械加工將固態(tài)置氫鈦合金機械加工成固態(tài)置氫鈦合金預制坯料；步驟三、吹砂和打磨對固態(tài)置氫鈦合金預制坯料表面進行吹砂和打磨處理；步驟四、噴涂潤滑劑在固態(tài)置氫鈦合金預制坯料表面噴涂天力創(chuàng)牌Ti-5D玻璃潤滑劑；步驟五、安裝模具及預熱安裝鍛造模具，上下模分別固定于等溫鍛液壓機上下工作臺面上。將等溫鍛加熱爐升溫至780°C保溫待用；步驟六、鍛造將固態(tài)置氫鈦合金預制坯料放置于鍛造模具的下模上，保溫20min，對固態(tài)置氫鈦合金預制坯料進行鍛造，上模壓下速度為0. 3mm/s，上下模具閉合后即得到固態(tài)置氫鈦合金葉片鍛件；步驟七、去飛邊將固態(tài)置氫鈦合金葉片鍛件去處飛邊；步驟八、吹砂和打磨對固態(tài)置氫鈦合金鍛件表面進行吹砂和打磨處理；步驟九、除氫將固態(tài)置氫鈦合金鍛件表面清潔后，置入管式固態(tài)置氫爐中，抽真空到1. 5 X10_3Pa，以15°C /min的速度加熱至700°C，爐內(nèi)真空度高于3 X 10’a后保溫3h，以約5°C /min的速度冷卻至室溫。實施例3:
步驟一、固態(tài)置氫將q>39 mmx262 mm的TC4合金圓柱表面用丙酮清洗后，置入管式固態(tài)置氫爐中，抽真空到10_3Pa，以約10°C /min的速度加熱至750°C，保溫lOmin， 按鈦合金坯料的重量百分比充入0. 2%的氫氣，充入氫氣的流量為1. 5L/min，保溫2h，以約10°C /min的速度冷卻至室溫；步驟二、機械加工將固態(tài)置氫鈦合金機械加工成固態(tài)置氫鈦合金預制坯料；步驟三、吹砂和打磨對固態(tài)置氫鈦合金預制坯料表面進行吹砂和打磨處理；步驟四、噴涂潤滑劑在固態(tài)置氫鈦合金預制坯料表面噴涂天力創(chuàng)牌Ti-5D玻璃潤滑劑；步驟五、安裝模具及預熱安裝鍛造模具，上下模分別固定于等溫鍛液壓機上下工作臺面上。將等溫鍛加熱爐升溫至760°C保溫待用；步驟六、鍛造將固態(tài)置氫鈦合金預制坯料放置于鍛造模具的下模上，保溫20min，對固態(tài)置氫鈦合金預制坯料進行鍛造，上模壓下速度為0. 2mm/s，上下模具閉合后即得到固態(tài)置氫鈦合金葉片鍛件；步驟七、去飛邊將固態(tài)置氫鈦合金葉片鍛件去處飛邊；步驟八、吹砂和打磨對固態(tài)置氫鈦合金鍛件表面進行吹砂和打磨處理；步驟九、除氫將固態(tài)置氫鈦合金鍛件表面清潔后，置入管式固態(tài)置氫爐中，抽真空到1. 2 X10_3Pa，以IO0C /min的速度加熱至750°C，爐內(nèi)真空度高于3 X 10’a后保溫2h，以約10°C /min的速度冷卻至室溫。上述實例中TC4合金葉片在鍛造過程中未形成缺陷，且尺寸精度滿足設(shè)計要求。 由此可以明顯看出本發(fā)明的TC4合金葉片降低鍛造溫度的工藝方法可實現(xiàn)在較低鍛造溫度下TC4合金葉片的鍛造成形，與背景技術(shù)相比，鍛造溫度由800 982°C降低到720 780 °C。
權(quán)利要求
1. 一種降低TC4合金葉片鍛造溫度的鍛造方法，其特征在于包括下述步驟 步驟一、將TC4合金表面用丙酮清洗后，置入管式固態(tài)置氫爐中，抽真空到1. 0X 10_3 1. 5X 10 ,以5 15°C /min的速度加熱至700 800°C，保溫10 15min，按TC4合金坯料的重量百分比充入0. 2 0. 5%的氫氣，充入氫氣的流量為0. 5 1. 5L/min，保溫2 3h，以5 10°C /min的速度冷卻至室溫，即得到固態(tài)置氫鈦合金； 步驟二、將固態(tài)置氫鈦合金機械加工成固態(tài)置氫鈦合金預制坯料； 步驟三、對固態(tài)置氫鈦合金預制坯料表面進行吹砂和打磨處理； 步驟四、在固態(tài)置氫鈦合金預制坯料表面噴涂玻璃潤滑劑；步驟五、安裝鍛造模具，上下模分別固定于等溫鍛液壓機上下工作臺面上，將爐溫升至 720 780°C保溫待用；步驟六、將固態(tài)置氫鈦合金預制坯料放置于鍛造模具的下模上，保溫15 20min，對固態(tài)置氫鈦合金預制坯料進行鍛造，上模壓下速度為0. 1 0. 3mm/s，上下模具閉合后即得到固態(tài)置氫鈦合金葉片鍛件；步驟七、將固態(tài)置氫鈦合金葉片鍛件去處飛邊； 步驟八、對固態(tài)置氫鈦合金鍛件表面進行吹砂和打磨處理；步驟九、將固態(tài)置氫鈦合金鍛件表面清潔后，置入管式固態(tài)置氫爐中，抽真空到 1. 0Χ1(Γ3 1. 5X 10 ,以5 15°C /min的速度加熱至700 750°C，爐內(nèi)真空度高于 3 X KT3Pa后保溫2 3h，以5 10°C /min的速度冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種降低TC4合金葉片鍛造溫度的鍛造方法，用于解決現(xiàn)有的TC4鈦合金鍛造溫度高的技術(shù)問題。技術(shù)方案是通過對TC4合金進行固態(tài)置氫處理，將處理得到的固態(tài)置氫鈦合金坯料機械加工成固態(tài)置氫鈦合金預制坯料；吹砂和打磨；噴涂潤滑劑；安裝模具及預熱；對固態(tài)置氫鈦合金預制坯料進行鍛造，得到固態(tài)置氫鈦合金葉片鍛件；去飛邊；吹砂和打磨；除氫。由于對TC4合金進行了固態(tài)置氫處理，使TC4鈦合金鍛造溫度由現(xiàn)有技術(shù)的800～982℃降低到720～780℃。
文檔編號B21K3/04GK102319864SQ20111019770
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者于衛(wèi)新, 李淼泉, 羅皎 申請人:西北工業(yè)大學