CN115430899A - 一种钛合金空心叶片扩散连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钛合金空心叶片扩散连接方法，所述扩散连接方法包括以下步骤：S1：将钛合金空心叶片毛坯夹紧固定置于真空环境中；S2：将叶片所处环境预升温至900±10℃，之后在900±10℃保持1h±15min；S3：对叶片所处环境进行二次升温，在二次升温后的温度保持45±15min；S4：之后对叶片所处环境内进行三次升温，并在第三次升附图温温度保持1h±15min；S5：对三次升温完成的钛合金空心叶片冷却后取出，得到来扩散连接完成的钛合金叶片毛坯。解决了扩散连接过程中一直加压使接头受压原子扩散受阻，扩散连接接头性能满足不了设计要求的问题。
Description
技术领域
本发明涉及扩散连接领域，具体为一种钛合金空心叶片扩散连接方法。
背景技术
目前，由于受扩散连接方法的影响，空心叶片在扩散连接后,性能特别是塑性达不到设计指标的要求。
在扩散连接过程中，扩散连接接头主要靠在特定的温度下，施加一定的压力来形成扩散连接的接头。
在扩散连接过程中，通常采用恒定加压的方法来形成扩散连接接头，由于此种方式使扩散连接接头处于压应力状态，在压应力状态下，扩散连接接头原子扩散受限，不利于扩散连接过程中原子扩散，形成的扩散连接接头性能达不到技术指标要求。
发明内容
针对现有技术中存在的压应力状态下，扩散连接接头原子扩散受限，不利于扩散连接过程中原子扩散，形成的扩散连接接头性能达不到技术指标要求的问题，本发明提供一种钛合金空心叶片扩散连接方法，很好的解决了扩散连接过程中一直加压使接头受压原子扩散受阻，扩散连接接头性能满足不了设计要求的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种钛合金空心叶片扩散连接方法，所述扩散连接方法包括以下步骤：
S1：将钛合金空心叶片毛坯夹紧固定置于真空环境中；
S2：将叶片所处环境预升温至900±10℃，之后在900±10℃保持1h±15min；
S3：对叶片所处环境进行二次升温，在二次升温后的温度保持45±15min；
S4：之后对叶片所处环境内进行三次升温，并在第三次升温温度保持1h±15min；
S5：对三次升温完成的钛合金空心叶片冷却后取出，得到来扩散连接完成的钛合金叶片毛坯。
进一步的，所述叶片所处环境内通过上下压头对钛合金空心叶片进行夹紧。
进一步的，通过上下压头对钛合金空心叶片进行夹紧的同时，采用定位销对钛合金空心叶片进行固定。
进一步的，所述真空环境高于2×10-2par，在升温过程中采用周期性加压设置。
进一步的，所述设备为扩散连接设备。
进一步的，第二次升温温度设置为920±10℃；第三次升温温度设置为950±10℃。
进一步的，在S3时，同时进行三次周期性压力循环设置。
进一步的，在S4时，同时进行两次周期性压力循环设置。
进一步的，在进行周期性压力循环时，高压设置在2-5Mpa之间。
进一步的，在S5中冷却时，待叶片冷却至60～80℃后取出。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过采用循环加载、分级提温等方式，以及在不同温度下材料热膨胀不同的原理。很好的解决了扩散连接过程中一直加压使接头受压原子扩散受阻，扩散连接接头性能满足不了设计要求的问题。
进一步的，通过等温时循环加载，升温时恒定加载，很好的融合了温度带来的热膨胀及加压带来的塑性变形等扩散连接的复杂工艺过程，实现了扩散连接过程中原子扩散与连接接头结合的目的。
进一步的，本方法在保证扩散连接接头质量的同时，扩散连接后尺寸稳定性及一致性大幅提升，保证了扩散连接后空心叶片空腔的尺寸精度。
进一步的，本发明由于采用循环加载的方式，使零件在扩散连接过程中受热及热传递更均匀，并利用分级提温的方式，使零件在扩散连接过程中受热更加均匀，致使原子在扩散连接过程中扩散更充分，提升了扩散连接接头的质量。
进一步的，本发明在恒定加载方式下，要想达到同样的扩散连接质量，需要的扩散连接时间为循环加载方式的2～3倍的时间。从时间上计算，该方法的可提升生产效率至少1倍以上。
进一步的，本发明采用该方法后，扩散连接过程中所用的各类能源消耗大大降低，可减少扩散连接过程中能源50％以上。
进一步的，本发明中提供的方法在应用后，显著的提升了扩散连接的效率，缩短了生产周期，保证了扩散连接接头的质量，特别是力学性能指标中的塑性指标大幅提升。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种钛合金空心叶片扩散连接方法的温度压力曲线。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1：
本发明实施例提供一种钛合金空心叶片扩散连接方法，该叶片采用长*宽*厚为300*100*45的叶片，该叶片的扩散连接方法包括以下步骤：
S1：将装配好的叶片置于扩散连接设备的上下压头之间；
空心叶片毛坯的下半部分置于下压头上，将空心叶片毛坯的上半部分放在空心叶片毛坯的下半部分的上面，并用两个定位销在对角固定保证空心叶片的上下两部分不会产生相对滑动。
S2：将扩散连接设备的炉膛内真空抽至高于2×10-2par。
S3：将炉温升至900±10℃。
S4：920±10℃保温30+5min。
S5：带压(压力选用2～5Mpa)保温30+5min；
S6：920±10℃保温30+5min。
S7：带压(压力选用2～5Mpa)升温至920±10℃并保温30+5min。920±10℃保温30+5min。
S8：带压(压力选用2～5Mpa)升温至950±10℃并保温30+5min。
S9：950±10℃保温30min。
S10：带压(压力选用2～5Mpa)升温至950±10℃并保温30+5min。
S11：950±10℃保温30min。
S12：待上述操作完成，将叶片冷却到60到80℃将叶片从炉子里取出；
其中，采用人工取出，同时，为保证安全方面需要戴手套防止烫伤。
其中，在不带压的情况下，压力设置为0Mpa。
在本实施例中，温度台阶采用先升温20℃再升温30℃，保温时间采用每个小段的保温时间相等的设置方式。压力采用加压(压力选用2～5Mpa)与不加压两种方式。
该方法采用多技术融合，将压力加工技术与热处理过程的原子扩散、热膨胀等技术巧妙的融合在一起，解决了形成可靠扩散连接接头的过程。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钛合金空心叶片扩散连接方法，其特征在于，所述扩散连接方法包括以下步骤：
S1：将钛合金空心叶片毛坯夹紧固定置于真空环境中；
S2：将叶片所处环境预升温至900±10℃，之后在900±10℃保持1h±15min；
S3：对叶片所处环境进行二次升温，在二次升温后的温度保持45±15min；
S4：之后对叶片所处环境内进行三次升温，并在第三次升温温度保持1h±15min；
S5：对三次升温完成的钛合金空心叶片冷却后取出，得到来扩散连接完成的钛合金叶片毛坯。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片扩散连接方法，其特征在于，所述叶片所处环境内通过上下压头对钛合金空心叶片进行夹紧。
3.根据权利要求2所述的一种钛合金空心叶片扩散连接方法，其特征在于，通过上下压头对钛合金空心叶片进行夹紧的同时，采用定位销对钛合金空心叶片进行固定。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片扩散连接方法，其特征在于，所述真空环境高于2×10-2par，在升温过程中采用周期性加压设置。
5.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片扩散连接方法，其特征在于，所述设备为扩散连接设备。
6.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片扩散连接方法，其特征在于，第二次升温温度设置为920±10℃；第三次升温温度设置为950±10℃。
7.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片扩散连接方法，其特征在于，在S3时，同时进行三次周期性压力循环设置。
8.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片扩散连接方法，其特征在于，在S4时，同时进行两次周期性压力循环设置。
9.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片扩散连接方法，其特征在于，在进行周期性压力循环时，高压设置在2-5Mpa之间。
10.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片扩散连接方法，其特征在于，在S5中冷却时，待叶片冷却至60～80℃后取出。
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