一种钛铝合金近净成形复杂结构件验收取样方法

摘要

本发明涉及冶金制造领域，具体为一种钛铝合金近净成形复杂结构件验收取样方法。本发明通过热等静压近净成形技术，获得一种钛铝合金近净成形复杂结构件。通过建立毛坯验收取样方法和指标体系，获得一种密度高、成分均匀、综合机械性能优异的构件，尺寸精度和表面粗糙度可以达到精密铸造零件水平。采用本发明可以建立钛铝合金近净成形复杂结构件质量评价标准，不仅能够提升先进航空发动机相关零件减重或性能提升的制造技术，同时带动其它技术产业的发展，在国内形成高端制造技术产业链，打破国外对我国在该领域的封锁，对国内重点型号研制及发展，促进我国航空事业及国防建设具有重大和深远的意义。

权利要求

1.一种钛铝合金近净成形复杂结构件验收取样方法，该结构件为发动机低压涡轮导向器内环，其特征在于，具体步骤如下：

1)加工制造

钛铝合金近净成形复杂结构件由钛铝合金粉末经热等静压工艺或其它粉末冶金近净成形方法制造；

2)力学性能检测

检测室温拉伸性能、高温拉伸性能、冲击韧性、高温持久性能、硬度；

3)高倍、低倍组织电镜检查采用扫描电镜、透射电镜对钛铝合金近净成形复杂结构件的组织进行检查；

4)内部质量评估

利用X光或荧光对钛铝合金近净成形复杂结构件的内部质量进行评估；

5)非加工尺寸评估

利用非接触式激光测量方法对钛铝合金近净成形复杂结构件进行尺寸评估；

钛铝合金近净成形复杂结构件经最终热处理后，解剖件的检验项目和取样要求如下：a、化学成分，取样部位：任意，数量：每炉1个；

b、室温拉伸性能、高温拉伸性能、冲击韧性，取样部位：弦向，数量：各2个；

c、高温持久性能，取样部位：弦向，数量：光滑、缺口各2个；

d、低倍组织，取样部位：径轴，数量：对称各1；

e、显微组织或晶粒度，取样部位：径轴面，数量：2个；

f、晶粒度，取样部位：径轴面，数量：2个；

g、β转变温度或密度，取样部位：任意，数量：2个；

h、硬度，取样部位：上下端面，数量：每个制件上下端面90°均布各4点；

i、硬度，取样部位：径轴面，数量：2个。

说明书

一种钛铝合金近净成形复杂结构件验收取样方法

技术领域

[0001] 本发明涉及冶金制造领域，具体为一种钛铝合金近净成形复杂结构件验收取样方法。

背景技术

[0002] 某发动机低压涡轮导向器内环，由于其结构复杂，研制初期用K4169合金代用，采用分体铸造再焊接的结构，盲腔焊接后内表面残留的焊瘤清除不了，造成对空气流量有损失。为了满足发动机减重需求，急需探索新的低压涡轮导向器内环成形、检测及加工方法，生产出合格的零件。近年来Ti2AlNb合金粉末近净成形技术取得了一定进展，使用温度可达到650℃，不但能够满足设计对低压涡轮导向器内环组件的减重及提高使用温度的要求，还可以规避铸件与锻件成形、焊接以及铸件与钣金件焊接的工艺瓶颈。低压涡轮导向器内环结构复杂，热等静压后几乎不加工，数十个孔、斜支管的三维空间尺寸的检测、内部缺陷的控制技术都是前所未有的。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种钛铝合金近净成形复杂结构件验收取样方法，形成钛铝合金近净成形复杂结构件质量评价标准，提升航空发动机相关零件的制造技术。

[0004] 本发明的技术方案是：

[0005] 一种钛铝合金近净成形复杂结构件验收取样方法，具体步骤如下：

[0006] 1)加工制造

[0007] 钛铝合金发动机低压涡轮导向器内环近净成形复杂结构件由钛铝合金粉末经热等静压工艺或其它粉末冶金近净成形方法制造；

[0008] 2)力学性能检测

[0009] 检测室温拉伸性能、高温拉伸性能、冲击韧性、高温持久性能、硬度；

[0010] 3)高倍、低倍组织电镜检查

[0011] 采用扫描电镜、透射电镜等对钛铝合金发动机低压涡轮导向器内环近净成形复杂结构件的组织进行检查；

[0012] 4)内部质量评估

[0013] 利用X光或荧光对钛铝合金发动机低压涡轮导向器内环近净成形复杂结构件的内部质量进行评估；

[0014] 5)非加工尺寸评估

[0015] 利用非接触式激光测量方法对钛铝合金发动机低压涡轮导向器内环近净成形复杂结构件进行尺寸评估；

[0016] 钛铝合金发动机低压涡轮导向器内环近净成形复杂结构件经最终热处理后，解剖件的检验项目和取样要求如下：

[0017] a、化学成分，取样部位：任意，数量：每炉1个；

[0018] b、室温拉伸性能、高温拉伸性能、冲击韧性，取样部位：弦向，数量：各2个；

[0019] c、高温持久性能，取样部位：弦向，数量：光滑、缺口各2个；

[0020] d、低倍组织，取样部位：径轴，数量：对称各1；

[0021] e、显微组织或晶粒度，取样部位：径轴面，数量：2个；

[0022] f、晶粒度，取样部位：径轴面，数量：2个；

[0023] g、β转变温度或密度，取样部位：任意，数量：2个；

[0024] h、硬度，取样部位：上下端面，数量：每个制件上下端面90°均布各4点；

[0025] i、硬度，取样部位：径轴面，数量：2个。

[0026] 本发明的优点及有益效果是：

[0027] 1、本发明通过热等静压近净成形技术，获得一种钛铝合金近净成形复杂结构件。通过建立毛坯验收取样方法和指标体系，获得一种密度高、成分均匀、综合机械性能优异的构件，尺寸精度和表面粗糙度可以达到精密铸造零件水平。

[0028] 2、采用本发明可以建立钛铝合金近净成形复杂结构件质量评价标准，不仅能够提升先进航空发动机相关零件减重或性能提升的制造技术，同时带动其它技术产业的发展，在国内形成高端制造技术产业链，打破国外对我国在该领域的封锁，对国内重点型号研制及发展，促进我国航空事业及国防建设具有重大和深远的意义。

附图说明

[0029] 图1为解剖件检验取样示意图。

[0030] 图2为解剖件检验取样示意图。图中，1显微组织、晶粒度试样；2力学性能试样；3低倍组织试片。

[0031] 图3为典型高倍组织。

具体实施方式

[0032] 某发动机低压涡轮导向器内环，研制初期用K4169合金代用，由于其结构复杂，采用分体铸造再焊接的结构，盲腔焊接后内表面残留的焊瘤清除不了，造成对空气流量有损失。本发明钛铝合金近净成形复杂结构件验收取样方法已应用于某发动机低压涡轮导向器内环，可以推广应用到其它钛铝合金近净成形复杂结构件的质量评估。

[0033] 1)加工方法

[0034] 钛铝合金近净成形复杂结构件应由钛铝合金粉末经热等静压工艺或其它粉末冶金近净成形方法制造。

[0035] 2)力学性能：检测室温拉伸性能、高温拉伸性能、冲击韧性、高温持久性能、硬度。

[0036] 3)高倍、低倍组织

[0037] 采用扫描电镜、透射电镜等对钛铝合金近净成形复杂结构件的组织进行检查。

[0038] 4)内部质量

[0039] 利用X光、荧光对钛铝合金近净成形复杂结构件的内部质量进行评估。

[0040] 5)非加工尺寸

[0041] 利用非接触式激光测量方法对钛铝合金近净成形复杂结构件进行尺寸评估。

[0042] 钛铝合金近净成形复杂结构件经最终热处理后，解剖件的检验项目和取样要求见表1。

[0043] 表1

[0044]

[0045]

[0046] 下面，通过实施例和附图对本发明进一步详细说明。

[0047] 实施例

[0048] 以Ti2AlNb合金导叶内环质量评价标准为例具体说明本发明的实施过程。

[0049] 1)加工方法

[0050] 导叶内环制件应由Ti2AlNb合金粉末经热等静压工艺成形。

[0051] 热等静压工艺：在990℃～1040℃之间选定的温度，施加压力不小于120MPa，保持2h～4h成形，炉冷。

[0052] 2)力学性能

[0053] 在经最终热处理后的制件上，按图1、图2取样位置切取试样，弦向切取力学性能试样2，测试力学性能应符合表2的规定。

[0054] 表2

[0055]

[0056]

[0057] 3)高倍、低倍组织

[0058] 按图1、图2取样位置切取试样，径轴面切取显微组织、晶粒度试样1，径轴切取低倍组织试片3，采用扫描电镜、透射电镜等对低压涡轮导向器内环的高倍、低倍组织进行检测，典型高倍组织图片见图3，高倍组织应为B2+等轴α2+细小O的板条组织。在经热处理的制件横截面上检验低倍组织，不允许有目视可见的裂纹、夹杂、偏析、分层、折叠、空洞及其它冶金缺陷。

[0059] 4)内部质量

[0060] 利用X光、荧光对低压涡轮导向器内环的内部质量进行评估。制件内部缺陷采用X射线检查，不允许存在气孔、夹杂和裂纹等缺陷。制件应进行荧光渗透检验，不应有裂纹等缺陷。

[0061] 5)非加工尺寸

[0062] 利用非接触式激光测量方法对钛铝合金近净成形复杂结构件进行尺寸评估。低压涡轮导向器内环组件的非加工尺寸(35个倾斜吹气嘴及内腔)满足设计图的要求，表面粗超度达到3.2μm。