一种薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109609889A(43)申请公布日2019.04.12(21)申请号201811479455.0(22)申请日2018.12.05(71)申请人中国航发哈尔滨东安发动机有限公司地址150066黑龙江省哈尔滨市平房区保国大街51号(72)发明人孙振淋钱钰辛玉武吴彦芬何培刚(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人张毓灵(51)Int.Cl.C23C8/02(2006.01)C23C8/36(2006.01)C22F1/18(2006.01)C23F17/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法(57)摘要本发明属于金属热处理技术领域，涉及一种薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法。本发明使用带有辅助热源的钛合金离子氮化炉，借助辅助阴极筒形工装构建等电势局域负辉区空间，采用机械屏蔽杜绝双壳层的壳层之间发生空心阴极效应，通过零件、工装与离子氮化炉内有效工作区三者几何中心重叠的方式，离子氮化时采取300～450℃、500～650℃阶梯性升温、保温与降温，到温保温时间2～4h，升温与降温速率控制在0.5～4℃/min，氮化前850～950℃高温退火，升温到300～400℃启动辉光加热系统，750～880℃氮化6～20h。本发明通过上述手段的综合运用，实现了薄壁双壳层复杂结构钛合金衬套零件高温离子氮化变形的超精控制，变形量不超过0.020mm。CN109609889ACN109609889A权利要求书1/1页1.一种薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法，其特征在于，利用辅助阴极，在离子氮化炉内构建起等电势局域负辉区空间，其中，该辅助阴极为筒形工装，筒形工装内设置有双壳层衬套，零件设置在双壳层衬套上，其中，双壳层衬套、筒形工装与离子氮化炉内有效工作区三者几何中心重合。2.根据权利要求1所述的薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法，其特征在于，所述双壳层衬套采取机械屏蔽辉光的方式，其上下端分别设置上封闭环和下封闭环，将复杂结构双壳层的壳层回转槽结构进行机械屏蔽。3.根据权利要求2所述的薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法，其特征在于，双壳层衬套与上、下封闭环工装及零件材质一致，均为钛合金，且筒形工装与双壳层衬套外径距离需大于20mm以上，两者的间隙控制在0.20mm以内。4.根据权利要求1所述的薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法，其特征在于，筒形工装下方设置支撑管，使得筒形工装位于离子氮化炉内中央。5.根据权利要求4所述的薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法，其特征在于，所述离子氮化炉具有辅助加热设备，将阴极盘底部控温热电偶通过筒形工装底部孔上引至钛合金零件附近。6.根据权利要求5所述的薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法，其特征在于，所述双壳层钛合金零件尺寸50～200mm，所述零件有效壁厚2～5mm，所述双壳层衬套的壳层间距在5～20mm。7.根据权利要求6所述的薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法，其特征在于，在离子氮化前对零件进行800～950℃高温退火处理。8.根据权利要求7所述的薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法，其特征在于，离子氮化工艺温度为750～880℃，氮化保温时间为6～12h。9.根据权利要求8所述的薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法，其特征在于，在离子氮化时进行阶梯升温、保温与降温，升温与降温速率为0.5～4℃/min，阶梯升温与降温温度范围分别为300～450℃、500～650℃。10.根据权利要求9所述的薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法，其特征在于，所述离子氮化炉具有辅助加热设备，在300～400℃时启动辉光加热系统。2CN109609889A说明书1/3页一种薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法技术领域[0001]本发明属于金属热处理技术领域，涉及一种薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法。背景技术[0002]由于钛与氧、氮的化学亲和力非常强，钛合金氮化只能采取高温离子氮化，一方面可以有效去除零件表面氧化钝化膜，另一方面提高氮原子扩散激活能，用以摆脱其与基体钛原子的原位束缚，进而提升氮化速率。钛合金热导率较低，在加热过程中，零件内外温升不一致，导致其750℃以上高温氮化时变形严重，尤其是有效壁厚较薄且结构异常复杂的双壳层钛合金衬套，其离子氮化结束后，椭圆变形量需要控制在0.020mm以内，经相关文献与资料检索，目前现有工艺技术无法达到该项技术要求。发明内容[0003]本发明的目的是：提供一种薄壁双壳层钛合金衬套高温氮化超精变形控制方法，能够