CN101782531A - 一种判定钛合金叶片冶金质量的方法 - Google Patents
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一种判定钛合金叶片冶金质量的方法，在叶片成形工艺过程中包括：挤杆、镦头、预锻、等温成形、等温校正、热处理、机械加工、低倍腐蚀；真空热处理：双重退火；低倍腐蚀槽液为：HF(42％)120mL/L、HNO3(65％～68％)260mL/L、H3PO4(85％)160mL/L、尿素25g/L、其它为水；以均匀的等轴α相组织为理想状态的组织，那么不同颜色衬度的低倍形貌所对应的异类显微组织或多或少都会危害叶片的整体性能，根据它们的组织类型、存在位置和区域大小来判定。发明优点：通过制定标准图片，作为低倍腐蚀检查判定依据，节省叶片解剖的费用，缩短叶片判定的周期，同时完善锻件技术标准，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金叶片冶金质量的判定领域，特别提供了一种判定钛合金叶片冶金质量的方法。
背景技术
流线是锻件在锻造过程中，金属材料方向性变形迹线的集合在低倍腐蚀时表现出的规律性花纹。目前对于钛合金叶片流线资料很少，流线与显微组织、力学性能、使用性能的联系尚不清楚，对于发动机的可靠性是一个盲区，及早做出分析判断是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的是为了对钛合金锻件性能的及早了解，特提供了一种判定钛合金叶片冶金质量的方法。
本发明提供了一种判定钛合金叶片冶金质量的方法，其特征在于：所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法包括，在叶片成形工艺过程中包括：挤杆、镦头、预锻、等温成形、等温校正、热处理、机械加工、低倍腐蚀；真空热处理：双重退火，在920℃～930℃加热，保温，按最大截面计算保温时间；充氩气冷却；在550℃～650℃加热，保温2h～4h，充氩气冷却；机械加工方式：数控加工；低倍腐蚀槽液为：HF(42％)120ML/L、HNO3(65％～68％)260ML/L、H3PO4(85％)160ML/L、尿素25g/L、其它为水；
如果以均匀的等轴α相组织为理想状态的组织的话，那么不同颜色衬度的低倍形貌所对应的异类显微组织或多或少都会危害叶片的整体性能，根据它们的组织类型、存在位置和区域大小来判定，危害性按照大小顺序依次为：白色斑点形貌即片层α相组织、较直的亮条纹形貌“绝热剪切带”，比正常等轴α相晶粒尺寸小得多的细晶等轴α相组织和水流状暗条纹形貌，比正常等轴α相晶粒尺寸稍小的细晶等轴α相组织，如果前两种组织在叶片中被允许的话，那么水流状暗条纹细晶区是可以接受的，因此，评判叶片合格性的重点放在是否允许片层α相组织区和“绝热剪切带”细晶区的存在。
所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法为，(1)若能将原始棒料改为等轴α相组织，则可以从根本上避免变形死区中残留片层组织；如果原始棒料为魏氏组织，同时应增大最终的加工余量；
(2)预锻时，选择合适的玻璃润滑剂，以减小坯料表面的冷却速度和改善上下模润滑条件，充分预热锻模、夹钳等与坯料直接接触的工具；增加预锻工步，每步都重新清理材料表面和涂润滑剂；
(3)增加等温锻的工步，每步都重新清理材料表面和涂润滑剂，以改善由于坯料与模具接触的面积增加而下降的润滑性，减轻“绝热剪切带”和水流状暗条纹等轴α相细晶区。
锻造工艺参数中，挤杆、镦头加热温度：(Tβ-55)℃±10℃，其中Tβ为材料的相变点，变形量在10％-50％；锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；预锻加热温度：(Tβ-35)℃±10℃，变形量在10％-40％；锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；等温锻成形：(Tβ-65)℃±10℃，变形量在10％-40％，模具温度同等温锻成形加热温度，锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；等温校正：(Tβ-75)℃±10℃，对叶身进行校形，无变形，模具温度同等温校正加热温度，锻件表面涂玻璃润滑剂。
总结如下：
(1)低倍形貌特征是衬度均匀的灰色，其显微组织为均匀的等轴组织，叶片整个叶身均为这种特征；
(2)弯曲的水流状暗条纹为等轴α相组织，晶粒尺寸与正常的等轴组织区相比稍小，在晶相显微镜和扫描电镜下观察不到明显差别，其与宽的亮条纹在衬度上差异的原因可能是由于二者是在不同阶段形成的；
综合考虑叶片的低倍形貌和显微组织，造成叶身低倍腐蚀后颜色衬度不均匀的直接原因是显微组织和晶粒尺寸的差异，其根本原因是各个位置的变形不均匀。叶身轴线附近表面区域的白色斑点区以片层组织为主，盆面上成对出现的亮条纹为与正常的等轴组织区相比晶粒尺寸小得多等轴α相细晶区，弯曲的水流状暗条纹为与正常的等轴组织区相比晶粒尺寸稍小的等轴α相细晶区。
造成这种组织分布特点的原因为，等温锻时，单道次变形量过大，由于试样与模具接触的面积不断增大，导致后期的润滑效果欠佳，坯料各部分在模具中的流动性出现差异，流动性稍好的区域变形量稍大，形成弯曲的水流状暗条纹等轴α相细晶区。
本发明的优点：
本发明所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法，通过制定标准图片，作为低倍腐蚀检查判定的依据，从而节省了叶片解剖的费用，缩短了叶片判定的周期，同时完善了锻件技术标准，提高了生产效率。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为表面有弯曲的水流状条纹的叶片表面图片；
图2为表面有宽的较平直的带状条纹的叶片表面图片。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种判定钛合金叶片冶金质量的方法，其特征在于：所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法包括，在叶片成形工艺过程中包括：挤杆、镦头、预锻、等温成形、等温校正、热处理、机械加工、低倍腐蚀；真空热处理：双重退火，在920℃加热，保温，按最大截面计算保温时间；充氩气冷却；在550℃加热，保温2h，充氩气冷却；机械加工方式：数控加工；低倍腐蚀槽液为：HF(42％)120ML/L、HNO3(65％～68％)260ML/L、H3PO4(85％)160ML/L、尿素25g/L、其它为水；
如果以均匀的等轴α相组织为理想状态的组织的话，那么不同颜色衬度的低倍形貌所对应的异类显微组织或多或少都会危害叶片的整体性能，根据它们的组织类型、存在位置和区域大小来判定，危害性按照大小顺序依次为：白色斑点形貌即片层α相组织、较直的亮条纹形貌“绝热剪切带”，比正常等轴α相晶粒尺寸小得多的细晶等轴α相组织和水流状暗条纹形貌，比正常等轴α相晶粒尺寸稍小的细晶等轴α相组织，如果前两种组织在叶片中被允许的话，那么水流状暗条纹细晶区是可以接受的，因此，评判叶片合格性的重点放在是否允许片层α相组织区和“绝热剪切带”细晶区的存在。
所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法为，(1)若能将原始棒料改为等轴α相组织，则可以从根本上避免变形死区中残留片层组织；如果原始棒料为魏氏组织，同时应增大最终的加工余量；
(2)预锻时，选择合适的玻璃润滑剂，以减小坯料表面的冷却速度和改善上下模润滑条件，充分预热锻模、夹钳等与坯料直接接触的工具；增加预锻工步，每步都重新清理材料表面和涂润滑剂；
(3)增加等温锻的工步，每步都重新清理材料表面和涂润滑剂，以改善由于坯料与模具接触的面积增加而下降的润滑性，减轻“绝热剪切带”和水流状暗条纹等轴α相细晶区。
锻造工艺参数中，挤杆、镦头加热温度：(Tβ-55)℃±10℃，其中Tβ为材料的相变点，变形量在10％-50％；锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；预锻加热温度：(Tβ-35)℃±10℃，变形量在10％-40％；锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；等温锻成形：(Tβ-65)℃±10℃，变形量在10％-40％，模具温度同等温锻成形加热温度，锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；等温校正：(Tβ-75)℃±10℃，对叶身进行校形，无变形，模具温度同等温校正加热温度，锻件表面涂玻璃润滑剂。
总结如下：
(1)低倍形貌特征是衬度均匀的灰色，其显微组织为均匀的等轴组织，叶片整个叶身均为这种特征；
(2)弯曲的水流状暗条纹为等轴α相组织，晶粒尺寸与正常的等轴组织区相比稍小，在晶相显微镜和扫描电镜下观察不到明显差别，其与宽的亮条纹在衬度上差异的原因可能是由于二者是在不同阶段形成的；
综合考虑叶片的低倍形貌和显微组织，造成叶身低倍腐蚀后颜色衬度不均匀的直接原因是显微组织和晶粒尺寸的差异，其根本原因是各个位置的变形不均匀。叶身轴线附近表面区域的白色斑点区以片层组织为主，盆面上成对出现的亮条纹为与正常的等轴组织区相比晶粒尺寸小得多等轴α相细晶区，弯曲的水流状暗条纹为与正常的等轴组织区相比晶粒尺寸稍小的等轴α相细晶区。
造成这种组织分布特点的原因为，等温锻时，单道次变形量过大，由于试样与模具接触的面积不断增大，导致后期的润滑效果欠佳，坯料各部分在模具中的流动性出现差异，流动性稍好的区域变形量稍大，形成弯曲的水流状暗条纹等轴α相细晶区。
实施例2
本实施例提供了一种判定钛合金叶片冶金质量的方法，其特征在于：所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法包括，在叶片成形工艺过程中包括：挤杆、镦头、预锻、等温成形、等温校正、热处理、机械加工、低倍腐蚀；真空热处理：双重退火，在930℃加热，保温，按最大截面计算保温时间；充氩气冷却；在650℃加热，保温4h，充氩气冷却；机械加工方式：数控加工；低倍腐蚀槽液为：HF(42％)120ML/L、HNO3(65％～68％)260ML/L、H3PO4(85％)160ML/L、尿素25g/L、其它为水；
如果以均匀的等轴α相组织为理想状态的组织的话，那么不同颜色衬度的低倍形貌所对应的异类显微组织或多或少都会危害叶片的整体性能，根据它们的组织类型、存在位置和区域大小来判定，危害性按照大小顺序依次为：白色斑点形貌即片层α相组织、较直的亮条纹形貌“绝热剪切带”，比正常等轴α相晶粒尺寸小得多的细晶等轴α相组织和水流状暗条纹形貌，比正常等轴α相晶粒尺寸稍小的细晶等轴α相组织，如果前两种组织在叶片中被允许的话，那么水流状暗条纹细晶区是可以接受的，因此，评判叶片合格性的重点放在是否允许片层α相组织区和“绝热剪切带”细晶区的存在。
所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法为，(1)若能将原始棒料改为等轴α相组织，则可以从根本上避免变形死区中残留片层组织；如果原始棒料为魏氏组织，同时应增大最终的加工余量；
(2)预锻时，选择合适的玻璃润滑剂，以减小坯料表面的冷却速度和改善上下模润滑条件，充分预热锻模、夹钳等与坯料直接接触的工具；增加预锻工步，每步都重新清理材料表面和涂润滑剂；
(3)增加等温锻的工步，每步都重新清理材料表面和涂润滑剂，以改善由于坯料与模具接触的面积增加而下降的润滑性，减轻“绝热剪切带”和水流状暗条纹等轴α相细晶区。
锻造工艺参数中，挤杆、镦头加热温度：(Tβ-55)℃±10℃，其中Tβ为材料的相变点，变形量在10％-50％；锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；预锻加热温度：(Tβ-35)℃±10℃，变形量在10％-40％；锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；等温锻成形：(Tβ-65)℃±10℃，变形量在10％-40％，模具温度同等温锻成形加热温度，锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；等温校正：(Tβ-75)℃±10℃，对叶身进行校形，无变形，模具温度同等温校正加热温度，锻件表面涂玻璃润滑剂。
总结如下：
(1)低倍形貌特征是衬度均匀的灰色，其显微组织为均匀的等轴组织，叶片整个叶身均为这种特征；
(2)弯曲的水流状暗条纹为等轴α相组织，晶粒尺寸与正常的等轴组织区相比稍小，在晶相显微镜和扫描电镜下观察不到明显差别，其与宽的亮条纹在衬度上差异的原因可能是由于二者是在不同阶段形成的；
综合考虑叶片的低倍形貌和显微组织，造成叶身低倍腐蚀后颜色衬度不均匀的直接原因是显微组织和晶粒尺寸的差异，其根本原因是各个位置的变形不均匀。叶身轴线附近表面区域的白色斑点区以片层组织为主，盆面上成对出现的亮条纹为与正常的等轴组织区相比晶粒尺寸小得多等轴α相细晶区，弯曲的水流状暗条纹为与正常的等轴组织区相比晶粒尺寸稍小的等轴α相细晶区。
造成这种组织分布特点的原因为，等温锻时，单道次变形量过大，由于试样与模具接触的面积不断增大，导致后期的润滑效果欠佳，坯料各部分在模具中的流动性出现差异，流动性稍好的区域变形量稍大，形成弯曲的水流状暗条纹等轴α相细晶区。
实施例3
本实施例提供了一种判定钛合金叶片冶金质量的方法，其特征在于：所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法包括，在叶片成形工艺过程中包括：挤杆、镦头、预锻、等温成形、等温校正、热处理、机械加工、低倍腐蚀；真空热处理：双重退火，在925℃加热，保温，按最大截面计算保温时间；充氩气冷却；在600℃加热，保温3h，充氩气冷却；机械加工方式：数控加工；低倍腐蚀槽液为：HF(42％)120ML/L、HNO3(65％～68％)260ML/L、H3PO4(85％)160ML/L、尿素25g/L、其它为水；
如果以均匀的等轴α相组织为理想状态的组织的话，那么不同颜色衬度的低倍形貌所对应的异类显微组织或多或少都会危害叶片的整体性能，根据它们的组织类型、存在位置和区域大小来判定，危害性按照大小顺序依次为：白色斑点形貌即片层α相组织、较直的亮条纹形貌“绝热剪切带”，比正常等轴α相晶粒尺寸小得多的细晶等轴α相组织和水流状暗条纹形貌，比正常等轴α相晶粒尺寸稍小的细晶等轴α相组织，如果前两种组织在叶片中被允许的话，那么水流状暗条纹细晶区是可以接受的，因此，评判叶片合格性的重点放在是否允许片层α相组织区和“绝热剪切带”细晶区的存在。
所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法为，(1)若能将原始棒料改为等轴α相组织，则可以从根本上避免变形死区中残留片层组织；如果原始棒料为魏氏组织，同时应增大最终的加工余量；
(2)预锻时，选择合适的玻璃润滑剂，以减小坯料表面的冷却速度和改善上下模润滑条件，充分预热锻模、夹钳等与坯料直接接触的工具；增加预锻工步，每步都重新清理材料表面和涂润滑剂；
(3)增加等温锻的工步，每步都重新清理材料表面和涂润滑剂，以改善由于坯料与模具接触的面积增加而下降的润滑性，减轻“绝热剪切带”和水流状暗条纹等轴α相细晶区。
锻造工艺参数中，挤杆、镦头加热温度：(Tβ-55)℃±10℃，其中Tβ为材料的相变点，变形量在10％-50％；锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；预锻加热温度：(Tβ-35)℃±10℃，变形量在10％-40％；锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；等温锻成形：(Tβ-65)℃±10℃，变形量在10％-40％，模具温度同等温锻成形加热温度，锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；等温校正：(Tβ-75)℃±10℃，对叶身进行校形，无变形，模具温度同等温校正加热温度，锻件表面涂玻璃润滑剂。
总结如下：
(1)低倍形貌特征是衬度均匀的灰色，其显微组织为均匀的等轴组织，叶片整个叶身均为这种特征；
(2)弯曲的水流状暗条纹为等轴α相组织，晶粒尺寸与正常的等轴组织区相比稍小，在晶相显微镜和扫描电镜下观察不到明显差别，其与宽的亮条纹在衬度上差异的原因可能是由于二者是在不同阶段形成的；
综合考虑叶片的低倍形貌和显微组织，造成叶身低倍腐蚀后颜色衬度不均匀的直接原因是显微组织和晶粒尺寸的差异，其根本原因是各个位置的变形不均匀。叶身轴线附近表面区域的白色斑点区以片层组织为主，盆面上成对出现的亮条纹为与正常的等轴组织区相比晶粒尺寸小得多等轴α相细晶区，弯曲的水流状暗条纹为与正常的等轴组织区相比晶粒尺寸稍小的等轴α相细晶区。
造成这种组织分布特点的原因为，等温锻时，单道次变形量过大，由于试样与模具接触的面积不断增大，导致后期的润滑效果欠佳，坯料各部分在模具中的流动性出现差异，流动性稍好的区域变形量稍大，形成弯曲的水流状暗条纹等轴α相细晶区。
Claims (3)
1.一种判定钛合金叶片冶金质量的方法，其特征在于：所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法包括，在叶片成形工艺过程中包括：挤杆、镦头、预锻、等温成形、等温校正、热处理、机械加工、低倍腐蚀；真空热处理：双重退火，在920℃～930℃加热，保温，按最大截面计算保温时间；充氩气冷却；在550℃～650℃加热，保温2h～4h，充氩气冷却；机械加工方式：数控加工；低倍腐蚀槽液为：HF(42％)120ML/L、HNO3(65％～68％)260ML/L、H3PO4(85％)160ML/L、尿素25g/L、其它为水；
如果以均匀的等轴α相组织为理想状态的组织的话，那么不同颜色衬度的低倍形貌所对应的异类显微组织或多或少都会危害叶片的整体性能，根据它们的组织类型、存在位置和区域大小来判定，危害性按照大小顺序依次为：白色斑点形貌即片层α相组织、较直的亮条纹形貌“绝热剪切带”，比正常等轴α相晶粒尺寸小得多的细晶等轴α相组织和水流状暗条纹形貌，比正常等轴α相晶粒尺寸稍小的细晶等轴α相组织，如果前两种组织在叶片中被允许的话，那么水流状暗条纹细晶区是可以接受的，因此，评判叶片合格性的重点放在是否允许片层α相组织区和“绝热剪切带”细晶区的存在。
2.按照权利要求1所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法，其特征在于：所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法为，
(1)若能将原始棒料改为等轴α相组织，则可以从根本上避免变形死区中残留片层组织；如果原始棒料为魏氏组织，同时应增大最终的加工余量；
(2)预锻时，选择合适的玻璃润滑剂，以减小坯料表面的冷却速度和改善上下模润滑条件，充分预热锻模、夹钳等与坯料直接接触的工具；增加预锻工步，每步都重新清理材料表面和涂润滑剂；
(3)增加等温锻的工步，每步都重新清理材料表面和涂润滑剂，以改善由于坯料与模具接触的面积增加而下降的润滑性，减轻“绝热剪切带”和水流状暗条纹等轴α相细晶区。
3.按照权利要求1所述的判定钛合金叶片冶金质量的方法，其特征在于：锻造工艺参数中，挤杆、镦头加热温度：(Tβ-55)℃±10℃，其中Tβ为材料的相变点，变形量在10％-50％；锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；预锻加热温度：(Tβ-35)℃±10℃，变形量在10％-40％；锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；等温锻成形：(Tβ-65)℃±10℃，变形量在10％-40％，模具温度同等温锻成形加热温度，锻件表面涂玻璃润滑剂，模具表面喷水基石墨润滑剂；等温校正：(Tβ-75)℃±10℃，对叶身进行校形，无变形，模具温度同等温校正加热温度，锻件表面涂玻璃润滑剂。
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