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雙金屬雙性能鈦合金整體葉盤制造方法與流程

426   編輯:中冶有色網(wǎng)   來源:中國航發(fā)北京航空材料研究院  
2023-09-21 16:05:45
本發(fā)明屬于發(fā)動機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域,具體為一種雙金屬雙性能鈦合金整體葉盤制造方法。 背景技術(shù): 整體葉盤是將風(fēng)扇、壓氣機(jī)或渦輪轉(zhuǎn)子葉片和輪盤[1]做成一體的結(jié)構(gòu)形式,是國內(nèi)外先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)的必選結(jié)構(gòu)。目前,整體葉盤普遍采用整體加工或焊接方法制造而成,無需加工榫頭和榫槽。這種整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是:葉盤的輪緣徑向高度、厚度和葉片原榫頭部位尺寸均可大大減小,減重效果明顯;發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子部件的結(jié)構(gòu)大為簡化;消除了分體結(jié)構(gòu)榫齒根部縫隙中氣體的逸流損失;避免了葉片和輪盤[1]裝配不當(dāng)造成的微動磨損、裂紋以及鎖片損壞帶來的故障,從而有利于提高發(fā)動機(jī)工作效率,可靠性得以進(jìn)一步提升。 雙金屬雙性能整體葉盤其特征為葉片和輪盤[1]為異種材料,分別滿足不同的服役需求,從而更大程度地發(fā)揮異種材料各自的性能優(yōu)勢,如,葉片所用的合金既能夠在更高的溫度下工作而密度更小,從而進(jìn)一步減輕整個(gè)葉盤的重量。新型高溫鈦合金的應(yīng)用,能夠在更大的溫度梯度與應(yīng)力梯度條件下工作,滿足新一代發(fā)動機(jī)更高推重比的要求。 目前國內(nèi)外雙金屬雙性能鈦合金整體葉盤制造方法有線性摩擦焊、擴(kuò)散焊、熱等靜壓擴(kuò)散焊或送粉式激光增材制造方法。其中,線性摩擦焊工藝對設(shè)備的依賴程度很大,焊接的效果、精度很大程度上取決于設(shè)備的能力,且焊接工裝復(fù)雜,成本高。擴(kuò)散焊方法面臨加壓困難、接頭一致性控制及無損檢測等技術(shù)難題,且整體葉盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需采用特殊的加壓手段,工藝實(shí)現(xiàn)起來技術(shù)難度大。熱等靜壓擴(kuò)散焊技術(shù)成熟度相對較低,需解決可靠封焊或包套,需采取特殊工藝措施確保熱等靜壓過程的可靠實(shí)施。另外,由于擴(kuò)散焊時(shí)結(jié)構(gòu)需整體經(jīng)歷焊接熱循環(huán)過程,還需解決焊接熱循環(huán)與材料的熱處理制度匹配問題,避免熱循環(huán)可能對基體材料造成的不良影響。送粉式激光增材制造方法存在粉末成本高、粉末冶金質(zhì)量和制造過程氧化等問題使得冶金質(zhì)量及力學(xué)性能下降。 技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素: 本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足提出一種雙金屬雙性能鈦合金整體葉盤制造方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是: 首先在輪盤鍛件基礎(chǔ)上采用電子束熔絲沉積增材制造方法制造出不同材料的鈦合金葉片毛坯;然后采用機(jī)械加工或電解加工至設(shè)計(jì)尺寸,最終實(shí)現(xiàn)雙金屬雙性能鈦合金整體葉盤的制造,該方法包括以下步驟: 1)將葉片用的鈦合金棒材經(jīng)鍛軋和拉拔制成絲材,絲材直徑為0.6mm~2.0mm,絲材曲率半徑不小于60倍的絲材直徑,絲材中n、h、o間隙元
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