先进高温钛合金质料设计、加工、使用要害手艺！
600℃高温钛合金、阻燃钛合金、TiAl合金、SiCf/Ti复合质料是新型的高性能高温钛合金,与通俗钛合金质料相比,其手艺成熟度较低 。针对先进发念头的服役特点和设计要求,特殊是用于高温情形的转动部件,需开展大宗的工程化应用研究,如高温情形下蠕变-疲劳-情形交互作用、阻燃性能,微织构对疲劳性能的影响,外貌完整性手艺,锻件和零件内部和外貌剩余应力剖析及其对使用性能影响,使用寿命展望及失效剖析等,解决工程化应用相关的质料设计、制造加工工艺等要害手艺 。
工业铸锭因素高纯化和匀称化控制手艺
TA29,TB12以及TiAl合金的合金化重大、合金元素含量高,且塑性低,这类合金铸锭的制备难度大,主要体现在:锭型扩大时因凝固热应力易泛起开裂,因素匀称性控制难度大,容易爆发偏析 。接纳古板的真空自耗电极电弧炉熔炼工艺,应适当增添熔炼次数,并控制熔炼电流、提缩电流、锭型尺寸、坩埚冷却方法等 。关于TiAl合金,可以接纳等离子体冷炉床熔炼工艺生产铸锭 。接纳冷炉床熔炼工艺可以有用去除夹杂和改善因素偏析,这关于发动神秘害转动件用的钛合金质料显得尤为主要 。我国已拥有多台等离子体冷炉床熔炼装备,具备了实验室研究、工业化生产的能力和条件 。
大规格棒材和特殊锻件制备手艺
航空锻件用的钛合金原质料一样平常接纳棒材,轮盘、机匣、整体叶盘、电扇叶片等大型锻件一样平常接纳大规格棒材,关于小型的压气机叶片、涡轮叶片锻件,接纳小规格棒材 。随着先进发念头趋向于接纳整体叶盘、整体叶环的结构形式,响应锻件和棒材的规格尺寸加大,控制大规格棒材的组织匀称性关于包管锻件的质量很主要,需要选择合适的锻压装备,优化设计铸造工艺 。关于TB12和TiAl合金的铸锭,因铸态金属的铸造变形抗力大、工艺塑性低、对变形温度敏感、容易泛起铸造开裂,铸锭宜接纳高温挤压开坯工艺制备大规格棒材,不但可以提高变形的匀称性、包管有足够的变形量,还可以提高棒材的生产效率和批次稳固性 。
钛合金的显微组织和晶体学织构是影响力学性能的主要因素,缘故原由在于α相的各向异性 ？刂贫图显微组织的形态以及显微组织和织构的匀称性,不但可以改善平均的性能水平,还可以提高零部件的蠕变-疲劳交互作用性能,即保载疲劳性能,减小差别批次部件的性能数据疏散性 。关于这些新型高温钛合金,特殊是TiAl合金,因有序结构的引入,使得织构问题更为重大和主要,对崎岖周疲劳性能和保载疲劳性能的影响也更为重大 。在棒材和锻件制备时要严酷控制组织和织构 。
整体叶盘和整体叶环零件机械加工手艺
由于先进发念头性能水平的一直提高,整体叶盘、整体叶环等已成为生长趋势 。整体叶盘叶片的结构重大、通道开敞性差、叶片薄、弯扭大、刚性差、易变形,设计时对其几何精度水平、综合质量水平要求越来越高,机械加工和外貌完整性的包管变得越来越难题 。关于叶片尺寸较小的压气机整体叶盘和整体叶环,叶型一样平常接纳高速数控铣削要领加工,控制零件加工变形,接纳振动光饰去应力手艺以改善零件外貌剩余应力漫衍,之后对叶片部分型面举行修磨和磨粒流抛光,叶型尺寸精度高,叶型误差小于0.1mm,叶片外貌粗糙度Ra抵达0.2μm的水平,提高零件的外貌质量和外貌完整性 。应接纳电化学要领来加工TiAl合金叶片的型面 。
质料性能评价及应用设计手艺
上述4类质料还处于工程化研究和试用阶段,积累的性能数据不充分,影响了质料和部件的设计选材和强度盘算 。与通俗钛合金相比,这4类高温钛合金质料的塑性、断裂韧度、攻击韧度均更低,缺口敏感性大,裂纹尖 端的应力通过局部塑性变形而下降的能力较差 。特殊是TiAl合金,具有相当低的室温拉伸塑性和抗疲劳裂纹扩展性能,但在靠近700℃时会显著改善 ,并且初始蠕变变形速率大 。凭证这类质料的特点,设计并制订科学合理的手艺指标,施展热强性的同时,应包管有足够的塑性,充分重视制件的断裂性能 。发念头设计选材和强度盘算时,需要建设完整的质料设计性能数据库 。关于低塑性的TiAl合金,应凭证质料的特征,确定合理的部件设计和定寿要领,以及本钱合算的供应链 。合理控制TiAl合金制件结构的设计应力水平,阻止泛起显着的应力集中,提高外貌完整性 ？蒲兰壅庑╊押辖鸬淖枞夹阅芤蚕嗟敝饕 。别的,无论整体叶盘照旧整体叶环,在高温下使用时,统一个零件上保存温度梯度,一部分质料会约束另一部分质料的变形,在温度梯度的作用下会引起热应力,影响部件的疲劳性能和使用可靠性 。