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  • 钛合金锻造技术,你了解吗?

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    钛合金锻造技术,你了解吗?


      钛合金具有强度高、耐腐性好、无磁性、焊接性能良好等优良特性,还有超导性、贮氢、记忆性等一系列优点。钛合金在航天航空、军事工业、海洋开发和石油化工等一些尖端领域被广泛使用。


      在各种钛合金制品的应用中,锻件多被用于气轮机压缩机盘以及医用人工骨等要求高强高韧高可靠性的场合。因此,对锻件不仅要求尺寸精度高,而且要求材料具有优良的特性和高的稳定性。


      钛合金锻件的部分应用


      1、宇航领域


      世界上50%的钛材都用于宇航领域。军用飞机的机体30%使用钛合金,民用飞机中钛的用量也在逐渐增加。据报道,波音787的用钛量已经达到15%以上,机体用钛合金的代表是Ti-6Al-4V合金,安全性最高。在航天领域,钛合金锻件被用于火箭及卫星推进发动机的燃料箱、液体燃料涡轮泵的叶片和吸入泵的入口段。


      2、发电用汽轮机叶片


      火力发电的蒸汽轮机增加叶片长度是提高发电效率的一个有效措施,但叶片加长会增大转子[i]的负荷。使用钛合金锻件作叶片就可以减轻负荷,在高速旋转的汽轮机末端使用1m长的Ti-6Al-4V合金叶片,在1991年就已经实用化。


      钛合金的锻造技术


      在钛合金的热加工中,加热温度至关重要。当温度越低时变形抗力越大,而且易产生裂纹等缺陷,同时在热加工过程中对变形速度也有很大的依赖性,钛合金精密热模加工过程中,锻模的温度加热到与锻件相当或更高,可以抑制锻造中锻件温度的降低。


      1、发动机盘件的锻造技术


      发动机盘件的锻造技术飞机发动机用盘件,要求高的疲劳强度和断裂韧性,在700K中温区域使用Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo合金镀件。传统的加工方法是在α-β区锻造,其组织为β相和等轴α晶粒及细小的针状α两相组织,断裂韧性值较低。为改善这一点,开发了在β区加热的β锻造法。


      β锻造法是在β相变温度之上加热锻造,会产生再结晶,所以锻造温度和加工变形对材料特性有很大影响,不允许锻造中进行再次加热而停止变形。因此,β锻造中必须严格控制锻造温度和变形量。对于Ti-6Al-2Sn-4Zr-Mo合金,加工温度在1073~1323K范围内,且要有足够的加工变形量,其锻件组织全部为针状,断裂韧性值提高。


      2、涡轮机叶片锻造技术


      涡轮机叶片很薄,在锻造过程中温降很快,故模具要精确设计,现在正在开发有效利用上下打击能量进行叶片表而成形的工艺,先进行平面锻造,再弯曲成形最后再精锻成形。


      3、环件制造技术


      发动机风扇外壳及压缩机壳等都使用了Ti-6Al-4V合金轧制环节,对于材料费用相对较高的钛合金制品,降低材料的投入量对于降低成本非常有效,一般采用近净技术(是指零件成形后,仅需少量加工或不再加工,就可用作机械构件的成形技术),使用此技术,材料用量将减少55%以上。


      在厚环件加工时,为避免产生裂纹,要尽可能给予压实力,而且要注意组织的控制和加工时环件的温降。总之,钛合金锻件的生产,要在合适的加工温度,适当变形才能获得高质量锻件。


      为此,在钛锻件的制造过程中要充分发挥钛合金特性,为了获得高质量的锻件,在生产中锻造温度和塑性变形要进行适当的控制。


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