薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法.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CN109518122A(43)申请公布日2019.03.26(21)申请号201811479387.8(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)发明人孙振淋辛玉武吴彦芬钱钰何培刚(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.C23C8/36(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法(57)摘要本发明属于金属热处理技术领域，涉及一种薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法。本发明利用TA7材质的筒形工装，借助1Cr18Ni9Ti不锈钢导管、TA7材质的钛合金辅助支撑立柱，使零件、工装与离子氮化炉有效工作区三者几何中心重合，零件离子氮化时通过离子氮化炉中部控温热电偶监控零件实际工艺温度。零件氮化前850～950℃高温退火处理，以0.5～4℃/min升温与降温速率进行300～450℃、500～650℃阶梯性升温、保温与降温，到温保温时间需在2～4h。氮化使用辅助热源专用设备，升温到300～400℃启动辉光加热系统，750～880℃氮化6～20h。氮化时氮化层零件冶金质量合格的同时，变形量不超过0.015mm。CN109518122ACN109518122A权利要求书1/1页1.一种薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法，其特征在于，利用辅助工装阴极，在离子氮化炉内构建起等电势局域负辉区空间，其中，所述辅助工装阴极为筒形工装与阴极盘相连，并处于离子氮化炉有效工作区几何中心，钛合金零件与筒形工装处于水平位置。2.根据权利要求1所述的薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法，其特征在于，所述辅助工装阴极通过1Cr18Ni9Ti不锈钢导管支撑。3.根据权利要求1所述的薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法，其特征在于，钛合金零件使用钛合金TA7材料制作的辅助支撑立柱，并使钛合金零件轴心与工装轴心同轴。4.根据权利要求3所述的薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法，其特征在于，所述辅助支撑立柱与零件接触位置向下40mm以内，立柱直径不能大于φ5mm，立柱需要均布于筒形工装底部并处于同一高度水平。5.根据权利要求1所述的薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法，其特征在于，在离子氮化炉中部打孔，并引入控温热电偶，控温热电偶需与钛合金零件通过筒形工装侧壁槽孔引至钛合金零件附近。6.根据权利要求1所述的薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法，其特征在于，所述钛合金零件在离子氮化前进行800～950℃高温退火处理。7.根据权利要求6所述的薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法，其特征在于，所述钛合金零件离子氮化工艺温度为750～880℃，氮化保温时间为6～20h，氮化层表面硬度HV800以上、氮化层深度0.05mm以上。8.根据权利要求7所述的薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法，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℃，到温保温时间为2～4h。9.根据权利要求1所述的薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法，其特征在于，所述钛合金零件尺寸100～200mm、有效壁厚2～5mm。10.根据权利要求9所述的薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法，其特征在于，所述离子氮化炉具有辅助热源，且在300～400℃时启动辉光加热系统。2CN109518122A说明书1/3页薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法技术领域[0001]本发明属于金属热处理技术领域，涉及一种薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法。背景技术[0002]传统零件离子氮化后对变形控制的要求较低，只要零件离子氮化后渗层符合工艺要求即可。钛合金离子氮化需要在750℃以上的高温下进行，目前，受离子氮化装备及现有技术条件的限制，钛合金薄壁复杂结构零件，尤其是非对称回转类薄壁零件，难度极大。[0003]一些重要复杂结构钛合金薄壁大尺寸非对称回转零件，高温离子氮化后，除需保证零件表面硬度、氮化层深度等冶金质量之外，还对氮化后变形提出了极高的要求，离子氮化后变形量不超过0.015mm，目前现有工艺技术无法达到技术要求。发明内容[0004]本发明的目的是：提供一种薄壁大尺寸非对称回转类钛合金零件离子氮化控制方法，除能够满足表面硬度HV800以上、有效硬化层深度0.05mm以上之外，还能够保证其氮化后变形