一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法与流程

本发明属于钛合金精密铸造，具体涉及到一种b改性ti750合金叶片的浇注成形及加工方法。

背景技术：

1、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。

2、ti750合金是金属研究所研制的一种具有“细片层”特征的钛合金，合金的发明专利名称为《一种具有细片层显微组织钛合金及其制造方法》，专利号为：cn200910012757.1。它具有较高的强度及塑韧性匹配，是一种潜在的高强高韧耐高温钛合金材料，可应用于压气机叶片等关键受力构件的制备。但是极大的工艺控制难度、较高的锻造以及成形成本严重限制了其在航空航天领域的应用前景。因此,寻求一种简单有效且可靠性高的ti750合金构件加工方法对其在航空航天领域的应用推广具有重大意义。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题：针对现有技术中的缺陷，本发明提出一种b改性ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，该方法简单有效且可靠性高，能够在航空航天领域广泛的应用推广。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案：

3、一种b改性ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，具体步骤如下：

4、步骤一：将tib2颗粒作为中间合金混入电极后，压制成待用电极，在真空自耗炉中熔炼2～3次，制成成分均匀的b改性ti750合金铸锭；

5、步骤二：将装有叶片模壳的砂箱置于加热炉中，在800℃～1000℃保温2h～8h；

6、步骤三：将b改性ti750合金铸锭在真空自耗炉中熔炼成液态后浇注到叶片模壳中，制成b改性ti750合金叶片，浇注温度为1700℃～1800℃；

7、步骤四：b改性ti750合金叶片脱模后进行热等静压处理，温度为900℃～1000℃，压力为120～180mpa，在氩气的保护环境下保温保压2h～4h后炉冷；

8、步骤五：将b改性ti750合金叶片置于2～5倍标准大气压的氧气氛或氧气浓度与之等效的混合气氛中，进行表面渗氧处理。

9、所述的一种b改性ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其优选方案为，上述步骤一中，所述b改性ti750合金铸锭中经tib2颗粒作为中间合金混入的电极，经熔炼后在固态下以短纤维状tib形式存在，且合金中tib体积分数为1vol.％～5vol.％。

10、所述的一种b改性ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其优选方案为，上述步骤四中，b改性ti750合金叶片在热等静压处理后经打磨和清洁处理，粗糙度ra≤0.2。

11、所述的一种b改性ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其优选方案为，上述步骤五中，b改性ti750合金叶片在590℃～610℃范围内进行表面渗氧处理，叶片保温15h～30h后空冷。

12、所述的一种b改性ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其优选方案为，上述步骤五中，b改性ti750合金叶片经表面渗氧处理后进行表面抛光，抛光深度为20μm～50μm。

13、本发明与现有技术相比具有的优点和有益效果：

14、1、本方案中ti750合金引入适量tib进行增强改性，可以极大程度上细化晶粒并起到提高合金强度的作用，使铸态b改性ti750合金工程化应用成为可能，ti750合金加工工序极大简化，同时还节约了制造成本；

15、2、本方案中在凝固过程中tib析出方向受温度梯度影响，基于叶片模壳结构，tib大多呈集群状沿叶片轴向析出分布，可以更好地起到短纤维增强相承载作用；

16、3、本方案中经表面渗氧处理和打磨抛光后，b改性ti750合金叶片表面去除氧化层，保留梯度渗氧组织，使环件表面至基体的强度缓慢过渡，可同时提高合金的室温和高温疲劳性能，经上述处理后b改性ti750合金的室温疲劳极限不低于550mpa，600℃高温疲劳极限不低于350mpa。

技术特征：

1.一种b改性ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其特征在于：具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种b改性ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其特征在于：上述步骤一中，所述b改性ti750合金铸锭中经tib2颗粒作为中间合金混入的电极，经熔炼后在固态下以短纤维状tib形式存在，且合金中tib体积分数为1vol.％～5vol.％。

3.根据权利要求1所述的一种b改性ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其特征在于：上述步骤四中，b改性ti750合金叶片在热等静压处理后经打磨和清洁处理，粗糙度ra≤0.2。

4.根据权利要求1所述的一种b改性ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其特征在于：上述步骤五中，b改性ti750合金叶片在590℃～610℃范围内进行表面渗氧处理，叶片保温15h～30h后空冷。

5.根据权利要求1所述的一种b改性ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，其特征在于：上述步骤五中，b改性ti750合金叶片经表面渗氧处理后进行表面抛光，抛光深度为20μm～50μm。

技术总结
提供一种B改性Ti750合金叶片的浇注成形及加工方法，属于钛合金精密铸造技术领域。将TiB<subgt;2</subgt;颗粒作为中间合金混入电极后，在真空自耗炉中熔炼2～3次，制成成分均匀的B改性Ti750合金铸锭；将装有叶片模壳的砂箱置于加热炉中；将B改性Ti750合金铸锭熔炼成液态后倒入模具进行浇筑，制成B改性Ti750合金叶片；B改性Ti750合金叶片脱模后进行热等静压处理，在氩气的保护环境下保温保压2h～4h后炉冷；将B改性Ti750合金叶片置于2～5倍标准大气压的氧气氛或氧气浓度与之等效的混合气氛中，进行表面渗氧处理。本发明经上述处理后B改性Ti750合金的室温疲劳极限不低于550MPa，600℃高温疲劳极限不低于420MPa。

技术研发人员：吴玉常,李鹏,赵小东,吴子舒,岳超,李尧
受保护的技术使用者：宝鸡西工钛合金制品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15