CN109338157A - 一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨及其生产方法 - Google Patents

一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨及其生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109338157A
CN109338157A CN201811311568.XA CN201811311568A CN109338157A CN 109338157 A CN109338157 A CN 109338157A CN 201811311568 A CN201811311568 A CN 201811311568A CN 109338157 A CN109338157 A CN 109338157A
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium alloy
spiral paddle
less
alloy spiral
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811311568.XA
Other languages
English (en)
Inventor
陶军晖
戴伟
李�杰
汪川惠
贺欣欣
王星
冯朝晖
吴昱廷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei University of Education
Original Assignee
Hubei University of Education
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei University of Education filed Critical Hubei University of Education
Priority to CN201811311568.XA priority Critical patent/CN109338157A/zh
Publication of CN109338157A publication Critical patent/CN109338157A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H1/14—Propellers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨及其生产方法，其化学成份按重量百分数计为Sn：0.1～0.5％，Al：4～6％，Mo：0.5～1％，Zr：0.2～0.6％，Si：1～2％，Cr：0.5～1％，Ni：1～2％；Ho：5～7％，Ti：79.9～85.2％；采用铸造、机加工、热处理同时进行的方法，制造出厚度为200‑300mm，屈服强度不低于1500MPa，抗拉强度不低于1700MPa，延伸率不低于20％；‑20℃时低温冲击吸收功Kv2不低于400J，‑40℃低温冲击吸收功Kv2不低于350J，‑60℃低温冲击吸收功Kv2不低于300J，‑80℃低温冲击吸收功Kv2不低于250J；表面硬度值不低于100HRC；在‑80℃低温海水环境下暴露960d后，腐蚀面积不超过0.1％。

Description

一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种钛合金螺旋桨及其生产方法，更具体地，涉及一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨及其生产方法。
背景技术
钛合金具有重量轻、强度高、具金属光泽、耐腐蚀性的特点，将其制造成船用螺旋桨适用于海洋腐蚀环境中长期使用。随着极地海洋开发的不断扩展，极地海洋环境用船的作业环境要求也愈加苛刻。如：在极地的严寒工作环境中，需要钛合金螺旋桨具有较高的低温韧性；在海洋的腐蚀工作环境中，需要钛合金螺旋桨具有较高的耐腐蚀性；在极地海洋中存在大量的浮冰会对钛合金螺旋桨造成磨损和冲击，需要钛合金螺旋桨具有较高的耐磨性能和冲击性能。此外，还要求钛合金螺旋桨具有较高的强度结合力及一定的厚度，不然容易发生腐蚀、冲击及磨损断裂；而厚度太厚时，又会影响到钛合金螺旋桨的推进效率。针对以上极地海洋环境用钛合金螺旋桨性能要求，急需开发一种“厚度为200-300mm，力学性能好、抗低温冲击性能好、耐磨性能强、耐腐蚀性能强、综合性能优良”的极地海洋环境用钛合金螺旋桨及其生产方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨及其生产方法，以解决上述问题的至少一个方面。
根据本发明的一方面，提供一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨的生产方法，其步骤如下：
步骤一、生产极地海洋环境用钛合金螺旋桨原料：
采用真空自耗熔炼炉进行钛合金的熔炼，一级海绵钛、Ti-Sn中间合金、Al-Mo中间合金、海绵Zr、结晶Si、Cr铁、Ni铁、稀土元素Ho钬所有的合金元素进行混料，再压制成电极，最后将电极和残料焊接成自耗电极，进行1800～1900℃的高温熔炼，经过模铸浇铸成铸锭坯；
步骤二、极地海洋环境用钛合金螺旋桨的加工成型：
将铸锭坯在氙气含量达99.999％的气氛中进行退火，退火温度在250～350℃，退火时间为20～24h；
步骤三、极地海洋环境用钛合金螺旋桨的整体热处理：
将加工成型的钛合金螺旋桨粗样进行淬火，淬火介质为液氮，淬火温度在1100℃，终冷温度-20℃，冷却速度：350～450℃/s；
步骤四、极地海洋环境用钛合金螺旋桨的激光表面热处理：
激光束在钛合金螺旋桨表面进行全面扫描，激光束扫描速度1～2mm/s，离焦量为10～20mm；对激光热处理后部位进行喷吹氩气辅助控冷；然后进行风冷、水洗并烘干得到极地海洋环境用钛合金螺旋桨。
优选的，步骤一中，还包括如下步骤，(1)进行铸锭坯表面清理，并完成质量检测；(2)用捆带进行周向和径向打包。
优选的，步骤二中，还包括如下步骤，(1)机加工桨毂两端面和轴孔，插轴孔内的键槽，刮削轴孔，加工桨叶的页面和叶背，作平衡实验；
(2)加工时先切除桨毂两端的冒口，浇口多余部分，造成桨毂前后的两个基准面，然后沿桨毂中心镗孔并在轴孔内插出键槽；
(3)在车床或镗床上进行镗孔，加工时准备样板或者样轴来检查加工质量。
优选的，步骤四中，还包括如下步骤：(1)激光束在钛合金螺旋桨表面进行全面扫描的激光功率为2000～3000W；
(2)激光使工件表面达到1400～1500℃，热处理时间为7～9s，对激光热处理后部位进行喷吹氩气辅助控冷；
(3)对纯钛极薄带热轧原料表面进行喷丸，使板表面无氧化层残留；
(4)机械性能检测：对钛合金螺旋桨抽样按国标进行力学性能检验，力学性能满足屈服强度不低于1500MPa，抗拉强度不低于1700MPa，延伸率不低于20％；-20℃时低温冲击吸收功Kv2不低于400J，-40℃低温冲击吸收功Kv2不低于350J，-60℃低温冲击吸收功Kv2不低于300J，-80℃低温冲击吸收功Kv2不低于250J；表面硬度值不低于100HRC；在-80℃低温海水环境下暴露960d后，腐蚀面积不超过0.1％；
优选的，步骤一中，Sn：降低钛合金氢脆敏感性；Al：起固溶强化作用提高钛合金螺旋桨强度，同时改善其抗氧化性能；Mo：增强钛合金螺旋桨的热处理强化效果，还能改善其耐腐蚀性能；Zr：提高钛合金螺旋桨的压力加工性能。Si：加硅具有一定的固溶强化作用，同时具有提高耐腐蚀性能的作用；Cr和Ni：可提高钛合金螺旋桨的强度和塑形，并改善耐磨性能；Ho：可显著提高钛合金螺旋桨的低温冲击韧性。
优选的，步骤二中，在氙气氛围内进行退火，可提高钛合金螺旋桨铸锭坯的切削机加工性能。
优选的，步骤三中，采用液氮作为介质淬火，可显著提高钛合金螺旋桨的强度，同时能保证其塑性和韧性的提升。
优选的，步骤四中，采用激光表面热处理，可进一步细化钛合金螺旋桨表面组织，从而获得更高的表面硬度以及优异的耐腐蚀性能；激光表面热处理过程速度快，原料浪费少，温度低能耗少，热处理表面厚度可精确控制。
根据本发明的另一方面，提供上述方法制作出的一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨，其化学成份按重量百分数计为Sn：0.1～0.5％，Al：4～6％，Mo：0.5～1％，Zr：0.2～0.6％，Si：1～2％，Cr：0.5～1％，Ni：1～2％；Ho：5～7％，Ti：79.9～85.2％；
采用铸造、机加工、热处理同时进行的方法，制造出厚度为200-300mm，屈服强度不低于1500MPa，抗拉强度不低于1700MPa，延伸率不低于20％；-20℃时低温冲击吸收功Kv2不低于400J，-40℃低温冲击吸收功Kv2不低于350J，-60℃低温冲击吸收功Kv2不低于300J，-80℃低温冲击吸收功Kv2不低于250J；表面硬度值不低于100HRC；在-80℃低温海水环境下暴露960d后，腐蚀面积不超过0.1％。
本发明的有益效果是：按照本发明生产的极地海洋环境用钛合金螺旋桨具有厚度为200-300mm，力学性能好、抗低温冲击性能好、耐磨性能强、耐腐蚀性能强、综合性能优良等特点，从而为制造出高性能极地海洋环境用舰艇船只提供了安全可靠的钛合金螺旋桨构件。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
本实施例中，一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨的生产方法，其步骤如下：
1、生产极地海洋环境用钛合金螺旋桨原料的方法：
1)采用真空自耗熔炼炉进行钛合金的熔炼，将一级海绵钛、Ti-Sn中间合金、Al-Mo中间合金、海绵Zr、结晶Si、Cr铁、Ni铁、稀土元素Ho钬等所有的合金元素进行混料，再压制成电极，最后将电极和残料焊接成自耗电极，进行熔炼(熔炼温度1800～1900℃)，经过模铸浇铸成铸锭坯，铸锭坯平均厚度为200-300mm；
2)进行铸锭坯表面清理，并完成质量检测；
3)包装：用捆带进行周向和径向打包。
2、极地海洋环境用钛合金螺旋桨的加工成型：
1)将铸锭坯在氙气含量达99.999％的气氛中进行退火，退火温度在250～350℃，退火时间为20～24h；
2)机加工桨毂两端面和轴孔，插轴孔内的键槽，刮削轴孔，加工桨叶的页面和叶背等，作平衡实验；
3)加工时先切除桨毂两端的冒口，浇口等多余部分，造成桨毂前后的两个基准面，然后沿桨毂中心镗孔并在轴孔内插出键槽；
4)在车床或镗床上进行镗孔，加工时准备样板或者样轴来检查加工质量。
3、极地海洋环境用钛合金螺旋桨的整体热处理：
将加工成型的钛合金螺旋桨粗样进行淬火，淬火介质为液氮，淬火温度在1100℃，终冷温度-20℃，冷却速度：350～450℃/s；
4、极地海洋环境用钛合金螺旋桨的激光表面热处理：
1)激光束在钛合金螺旋桨表面进行全面扫描，激光束扫描速度1～2mm/s，离焦量为10～20mm；
2)采用的激光功率2000～3000W；
3)激光使工件表面达到1400～1500℃，热处理时间为7～9s，对激光热处理后部位进行喷吹氩气辅助控冷；
4)对纯钛极薄带热轧原料表面进行常规喷丸，使板表面无氧化层残留；
5)机械性能检测：对钛合金螺旋桨抽样按国标进行力学性能检验，力学性能满足屈服强度不低于1500MPa，抗拉强度不低于1700MPa，延伸率不低于20％；-20℃时低温冲击吸收功Kv2不低于400J，-40℃低温冲击吸收功Kv2不低于350J，-60℃低温冲击吸收功Kv2不低于300J，-80℃低温冲击吸收功Kv2不低于250J；表面硬度值不低于100HRC；在-80℃低温海水环境下暴露960d后，腐蚀面积不超过0.1％；
6)进行风冷、水洗并烘干，包装后出货。
本实施中，根据上述方法制作出的一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨，原料的成分：其化学成份按重量百分数计为Sn：0.1～0.5％，Al：4～6％，Mo：0.5～1％，Zr：0.2～0.6％，Si：1～2％，Cr：0.5～1％，Ni：1～2％；Ho：5～7％，Ti：79.9～85.2％，其余为少量不可避免的杂质。
采用铸造、机加工、热处理同时进行的方法，制造出厚度为200-300mm，屈服强度不低于1500MPa，抗拉强度不低于1700MPa，延伸率不低于20％；-20℃时低温冲击吸收功Kv2不低于400J，-40℃低温冲击吸收功Kv2不低于350J，-60℃低温冲击吸收功Kv2不低于300J，-80℃低温冲击吸收功Kv2不低于250J；表面硬度值不低于100HRC；在-80℃低温海水环境下暴露960d后，腐蚀面积不超过0.1％。
本发明进行了大量的试验分析及优化选择，采取如下措施以实现其目的：1)采用一级海绵钛、Ti-Sn中间合金、Al-Mo中间合金、海绵Zr、结晶Si、Cr铁、Ni铁、稀土元素Ho钬粉作为冶炼原料。Sn：降低钛合金氢脆敏感性。Al：起固溶强化作用提高钛合金螺旋桨强度，同时改善其抗氧化性能。Mo：增强钛合金螺旋桨的热处理强化效果，还能改善其耐腐蚀性能。Zr：提高钛合金螺旋桨的压力加工性能。Si：加硅具有一定的固溶强化作用，同时具有提高耐腐蚀性能的作用。Cr和Ni：可提高钛合金螺旋桨的强度和塑形，并改善耐磨性能。Ho：可显著提高钛合金螺旋桨的低温冲击韧性；2)在氙气氛围内进行退火，可大大提高钛合金螺旋桨铸锭坯的切削机加工性能；3)采用液氮作为介质淬火，可显著提高钛合金螺旋桨的强度，同时能保证其塑性和韧性的提升；4)采用激光表面热处理，可进一步细化钛合金螺旋桨表面组织，使其获得更高的表面硬度以及优异的耐腐蚀性能；5)激光表面热处理过程速度快，原料浪费少，温度低能耗少，热处理表面厚度可精确控制。
按照本发明生产的极地海洋环境用钛合金螺旋桨具有厚度为200-300mm，力学性能好、抗低温冲击性能好、耐磨性能强、耐腐蚀性能强、综合性能优良等特点，从而为制造出高性能极地海洋环境用舰艇船只提供了安全可靠的钛合金螺旋桨构件。
下面经过进行了大量的试验分析数据如下：
表1本发明各实施例的极地海洋环境用钛合金螺旋桨原料的化学成分(wt％)；
表2本发明各实施例的极地海洋环境用钛合金螺旋桨原料的熔炼工艺；
表3本发明各实施例的极地海洋环境用钛合金螺旋桨退火工艺；
表4本发明各实施例的极地海洋环境用钛合金螺旋桨的整体热处理工艺；
表5本发明各实施例的极地海洋环境用钛合金螺旋桨的激光表面热处理工艺；
表6本发明各实施例的极地海洋环境用钛合金螺旋桨的性能
表1本发明各实施例的极地海洋环境用钛合金螺旋桨原料的化学成分(wt％)
实施例 Sn Al Mo Zr Si Cr Ni Ho Ti
1 0.50 5.0 0.7 0.60 1.9 0.9 1.2 7.0 79.9
2 0.20 4.5 0.5 0.30 1.0 0.7 2.0 6.5 84.3
3 0.35 6.0 0.9 0.35 1.5 1.0 1.6 6.0 82.3
4 0.10 5.5 0.6 0.4 1.7 0.8 1.8 5.0 84.1
5 0.30 4.0 1.0 0.5 2.0 0.5 1.0 5.5 85.2
6 0.40 5.8 0.8 0.20 1.3 0.6 1.4 6.3 83.2
表2本发明各实施例的极地海洋环境用钛合金螺旋桨原料的熔炼工艺
表3本发明各实施例的极地海洋环境用钛合金螺旋桨退火工艺
表4本发明各实施例的极地海洋环境用钛合金螺旋桨的整体热处理工艺
表5本发明各实施例的极地海洋环境用钛合金螺旋桨的激光表面热处理工艺
表6本发明各实施例的极地海洋环境用钛合金螺旋桨的性能
从表6中可以看出，本发明申请的极地海洋环境用钛合金螺旋桨，其屈服强度为1500～1590MPa，抗拉强度为1700～1790MPa，延伸率为20～26％；-20℃时低温冲击吸收功Kv2为400～439J，-40℃低温冲击吸收功Kv2为350～381J，-60℃低温冲击吸收功Kv2为300～339J，-80℃低温冲击吸收功Kv2为250～273J；表面硬度值为100～123HRC；在-80℃低温海水环境下暴露960d后，腐蚀面积为0.01～0.10％。产品性能各项指标均优于对比例普通钛合金螺旋桨，产品性能完全满足使用要求，且其厚度为200-300mm，力学性能好、抗低温冲击性能好、耐磨性能强、耐腐蚀性能强、加工成型性能良好、综合性能优良可作为极地海洋环境用螺旋桨安全可靠的结构材料。
上述实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方案的限定。

Claims (9)

1.一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨的生产方法，其步骤如下：
步骤一、生产极地海洋环境用钛合金螺旋桨原料：
采用真空自耗熔炼炉进行钛合金的熔炼，将一级海绵钛、Ti-Sn中间合金、Al-Mo中间合金、海绵Zr、结晶Si、Cr铁、Ni铁、稀土元素Ho钬所有的合金元素进行混料，再压制成电极，最后将电极和残料焊接成自耗电极，进行1800～1900℃的高温熔炼，经过模铸浇铸成铸锭坯；
步骤二、极地海洋环境用钛合金螺旋桨的加工成型：
将铸锭坯在氙气含量达99.999％的气氛中进行退火，退火温度在250～350℃，退火时间为20～24h；
步骤三、极地海洋环境用钛合金螺旋桨的整体热处理：
将加工成型的钛合金螺旋桨粗样进行淬火，淬火介质为液氮，淬火温度在1100℃，终冷温度-20℃，冷却速度：350～450℃/s；
步骤四、极地海洋环境用钛合金螺旋桨的激光表面热处理：
激光束在钛合金螺旋桨表面进行全面扫描，激光束扫描速度1～2mm/s，离焦量为10～20mm；对激光热处理后部位进行喷吹氩气辅助控冷；然后进行风冷、水洗并烘干得到极地海洋环境用钛合金螺旋桨。
2.根据权利要求1所述的一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨的生产方法，其特征在于：步骤一中，还包括如下步骤，(1)进行铸锭坯表面清理，并完成质量检测；(2)用捆带进行周向和径向打包。
3.根据权利要求1所述的一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨的生产方法，其特征在于：步骤二中，还包括如下步骤，(1)机加工桨毂两端面和轴孔，插轴孔内的键槽，刮削轴孔，加工桨叶的页面和叶背，作平衡实验；
(2)加工时先切除桨毂两端的冒口，浇口多余部分，造成桨毂前后的两个基准面，然后沿桨毂中心镗孔并在轴孔内插出键槽；
(3)在车床或镗床上进行镗孔，加工时准备样板或者样轴来检查加工质量。
4.根据权利要求1所述的一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨的生产方法，其特征在于：步骤四中，还包括如下步骤：(1)激光束在钛合金螺旋桨表面进行全面扫描的激光功率为2000～3000W；
(2)激光使工件表面达到1400～1500℃，热处理时间为7～9s，对激光热处理后部位进行喷吹氩气辅助控冷；
(3)对纯钛极薄带热轧原料表面进行喷丸，使板表面无氧化层残留；
(4)机械性能检测：对钛合金螺旋桨抽样按国标进行力学性能检验，力学性能满足屈服强度不低于1500MPa，抗拉强度不低于1700MPa，延伸率不低于20％；-20℃时低温冲击吸收功Kv2不低于400J，-40℃低温冲击吸收功Kv2不低于350J，-60℃低温冲击吸收功Kv2不低于300J，-80℃低温冲击吸收功Kv2不低于250J；表面硬度值不低于100HRC；在-80℃低温海水环境下暴露960d后，腐蚀面积不超过0.1％。
5.根据权利要求1所述的一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨的生产方法，其特征在于：步骤一中，Sn：降低钛合金氢脆敏感性；Al：起固溶强化作用提高钛合金螺旋桨强度，同时改善其抗氧化性能；Mo：增强钛合金螺旋桨的热处理强化效果，还能改善其耐腐蚀性能；Zr：提高钛合金螺旋桨的压力加工性能。Si：加硅具有一定的固溶强化作用，同时具有提高耐腐蚀性能的作用；Cr和Ni：可提高钛合金螺旋桨的强度和塑形，并改善耐磨性能；Ho：可显著提高钛合金螺旋桨的低温冲击韧性。
6.根据权利要求1所述的一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨的生产方法，其特征在于：步骤二中，在氙气氛围内进行退火，可提高钛合金螺旋桨铸锭坯的切削机加工性能。
7.根据权利要求1所述的一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨的生产方法，其特征在于：步骤三中，采用液氮作为介质淬火，可显著提高钛合金螺旋桨的强度，同时能保证其塑性和韧性的提升。
8.根据权利要求1所述的一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨的生产方法，其特征在于：步骤四中，采用激光表面热处理，可进一步细化钛合金螺旋桨表面组织，从而获得更高的表面硬度以及优异的耐腐蚀性能；激光表面热处理过程速度快，原料浪费少，温度低能耗少，热处理表面厚度可精确控制。
9.根据权利要求1至8所述方法制作出的一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨，其化学成份按重量百分数计为Sn：0.1～0.5％，Al：4～6％，Mo：0.5～1％，Zr：0.2～0.6％，Si：1～2％，Cr：0.5～1％，Ni：1～2％；Ho：5～7％，Ti：79.9～85.2％；
采用3D打印铸造、机加工、热处理同时进行的方法，制造出厚度为200-300mm，屈服强度不低于1500MPa，抗拉强度不低于1700MPa，延伸率不低于20％；-20℃时低温冲击吸收功Kv2不低于400J，-40℃低温冲击吸收功Kv2不低于350J，-60℃低温冲击吸收功Kv2不低于300J，-80℃低温冲击吸收功Kv2不低于250J；表面硬度值不低于100HRC；在-80℃低温海水环境下暴露960d后，腐蚀面积不超过0.1％。
CN201811311568.XA 2018-11-06 2018-11-06 一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨及其生产方法 Pending CN109338157A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811311568.XA CN109338157A (zh) 2018-11-06 2018-11-06 一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨及其生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811311568.XA CN109338157A (zh) 2018-11-06 2018-11-06 一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨及其生产方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109338157A true CN109338157A (zh) 2019-02-15

Family

ID=65314205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811311568.XA Pending CN109338157A (zh) 2018-11-06 2018-11-06 一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨及其生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109338157A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110315295A (zh) * 2019-07-24 2019-10-11 重庆市万州区腾伟机械有限公司 螺旋桨加工工艺
CN114807797A (zh) * 2022-03-18 2022-07-29 西北工业大学 一种钛合金的激光热处理方法
CN117400603A (zh) * 2023-12-13 2024-01-16 内蒙金属材料研究所 一种抗高速冲击叠层钛合金板材及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104561657A (zh) * 2014-12-26 2015-04-29 农彩丽 一种钛铝合金材料及其制备工艺
CN105798552A (zh) * 2016-05-26 2016-07-27 福建龙溪轴承(集团)股份有限公司 一种粉末冶金tc4钛合金螺栓的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104561657A (zh) * 2014-12-26 2015-04-29 农彩丽 一种钛铝合金材料及其制备工艺
CN105798552A (zh) * 2016-05-26 2016-07-27 福建龙溪轴承(集团)股份有限公司 一种粉末冶金tc4钛合金螺栓的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110315295A (zh) * 2019-07-24 2019-10-11 重庆市万州区腾伟机械有限公司 螺旋桨加工工艺
CN114807797A (zh) * 2022-03-18 2022-07-29 西北工业大学 一种钛合金的激光热处理方法
CN117400603A (zh) * 2023-12-13 2024-01-16 内蒙金属材料研究所 一种抗高速冲击叠层钛合金板材及其制备方法
CN117400603B (zh) * 2023-12-13 2024-02-09 内蒙金属材料研究所 一种抗高速冲击叠层钛合金板材及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109338157A (zh) 一种极地海洋环境用钛合金螺旋桨及其生产方法
KR102037086B1 (ko) 지열 발전 터빈 로터용 저합금강 및 지열 발전 터빈 로터용 저합금 물질, 및 이들의 제조 방법
JP5276330B2 (ja) 冷間金型用鋼および冷間プレス用金型
CN106756614B (zh) 耐海洋大气、海水飞溅腐蚀的210mm厚易焊接F690钢板
CN104674117A (zh) 一种420MPa级海洋工程用钢板及其制造方法
CN104178680B (zh) 一种AlCoCrCuFeSiTi高熵合金的制备方法
CN108239725B (zh) 一种高剪切强度轧制复合钢板及其制造方法
CN109518087B (zh) 用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体及其锻造工艺
CN109266964B (zh) 一种钢锻件生产加工工艺
US20150299835A1 (en) High-characteristic steel for large-size parts
CN104195452A (zh) 一种驱动齿轮及其制备方法
CN113046654A (zh) 一种高塑性高强度高耐蚀不锈钢及其制备方法
CN103147022B (zh) 一种具有良好低温韧性的tmcp型e47钢板及其制造方法
CN110629122B (zh) 一种高强度采煤机摇臂壳体铸钢材料及其制备工艺
CN112848552B (zh) 一种海洋工程用铜钢固液复合双金属材料及其制备方法
WO2002077309A1 (fr) Acier moule et moule metallique destine a la coulee
Song et al. Effect of direct quenching on microstructure and mechanical properties of a wear-resistant steel
CN116426827A (zh) 一种适用于半自磨机衬板用的铸造复相钢材料及其制备方法
CN114717470B (zh) 一种含碲易切削模具钢及其制备方法
CN112877564B (zh) 一种热挤压模具用铜钢固液复合双金属材料及制备方法
CN111440995B (zh) 一种小孔径环模的制造方法
CN107326279A (zh) 热机械轧制型特厚易焊接s460m结构钢板及生产方法
CN111589535A (zh) 一种选矿厂半自动磨机用进料端衬板及其加工工艺
CN107868885A (zh) 一种镍基耐蚀合金及其板坯生产方法
CN113174535A (zh) 一种大厚度调质态fo460船舶用钢板及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190215

RJ01 Rejection of invention patent application after publication