一种双金属双性能钛合金整体叶盘制造方法.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CN107138924A(43)申请公布日2017.09.08(21)申请号201710500208.3(22)申请日2017.06.27(71)申请人中国航发北京航空材料研究院地址100095北京市海淀区北京81信箱(72)发明人张国栋熊华平袁鸿余槐王金雪程耀永张学军(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人李建英(51)Int.Cl.B23P15/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种双金属双性能钛合金整体叶盘制造方法(57)摘要本发明属于发动机制造技术领域，具体为一种双金属双性能钛合金整体叶盘制造方法。所述整体叶盘的轮盘[1]和叶片部分采用不同材料制造。所述的制造方法包括以下几个步骤：首先在轮盘锻件基础上采用电子束熔丝沉积增材制造方法制造出不同材料的钛合金叶片毛坯；然后采用机械加工或电解加工至叶片设计尺寸，最终实现双金属双性能钛合金整体叶盘的制造。本发明具有制造成本低、周期短、冶金质量高的特点。叶片和轮盘[1]采用不同的材料制造可以充分发挥各自力学性能优势，满足整体叶盘对轮盘[1]高强度、高应变疲劳性能的要求和叶片对高应力疲劳和持久性能的要求，从而实现整体叶盘在更高温度条件下服役或代替高温合金整体叶盘实现减重的目的。CN107138924ACN107138924A权利要求书1/1页1.一种双金属双性能钛合金整体叶盘制造方法，其特征在于，首先在轮盘[1]锻件基础上采用电子束熔丝沉积增材制造方法制造出不同材料的钛合金叶片毛坯[3]；然后机械加工或电解加工至设计尺寸，最终实现双金属双性能钛合金整体叶盘的制造，该方法包括以下步骤：1)将叶片用的钛合金棒材经锻轧和拉拔制成丝材，丝材直径为0.6mm～2.0mm，丝材中N、H、O间隙元素的含量O≤0.2％，N≤0.05％，H≤0.01％；2)按照设计要求的叶片数量，在轮盘[1]锻坯上采用机械加工方法在盘缘上加工出凸台[2]，凸台[2]与凸台[2]之间圆弧过渡，凸台[2]高度为2～4mm，凸台[2]数量与叶片数量一致，且凸台[2]宽度与拟增材制造叶片毛坯[3]宽度一致；3)将加工凸台[2]后的钛合金轮盘[1]安装于电子束熔丝增材制造设备的数控工作台上；设定电子束熔丝沉积工艺参数：电子束功率为0.6～6KW，电子束移动速度为2mm/s～20mm/s，送丝角度在40°～70°之间，送丝速度为5mm/s～30mm/s，分层厚度为0.4-2.0mm，真空度小于5×10-2Pa。按照叶片三维数字模型，以凸台[2]为基础逐层熔丝堆积成型叶片毛坯[3]。丝材准确送入电子束熔池，丝端中心与熔池中心距离小于0.8mm，对称制造叶片毛坯[3]，直至全部叶片毛坯[3]制造完成。制造过程中叶片毛坯[3]的生长方向始终保持与重力方向相反，沉积增材制造过程中控制叶片毛坯[3]温度，保持叶片毛坯[3]边界不被烧塌；4)叶片毛坯[3]增材制造完成后，将双金属钛合金整体叶盘置于热处理炉中去应力退火处理或时效处理或固溶+时效处理或热等静压处理；5)经无损检测合格后采用五轴数控机床或其它加工方法加工出双金属双性能整体叶盘。2.根据权利要求1所述的一种双金属双性能钛合金整体叶盘制造方法，其特征在于，该整体叶盘的轮盘[1]为锻造工艺制造，轮盘[1]所用钛合金材料牌号为TC4、TC11、TC17、TC25或Ti60合金中的一种。3.根据权利要求1所述的一种双金属双性能钛合金整体叶盘制造方法，其特征在于，该整体叶盘的叶片所用钛合金材料牌号为TC11、TC17、TC25、Ti60或Ti2AlNb合金中的一种。4.根据权利要求1所述的一种双金属双性能钛合金整体叶盘制造方法，其特征在于，叶片所用材料的工作温度高于轮盘[1]所用材料的工作温度，其轮盘[1]与叶片材料的搭配可以是：TC4+TC11、TC4+TC17、TC17+Ti60或Ti60+Ti2AlNb。5.根据权利要求1所述的一种整体叶盘修复方法，其特征在于，所述熔丝沉积时，保持送丝方向、电子束移动方向和沉积生长方向在一个几何平面内。6.根据权利要求1所述的一种整体叶盘修复方法，其特征在于，所述熔丝沉积时，丝材准确送入电子束熔池，丝端中心与熔池中心距离小于0.5mm。2CN107138924A说明书1/4页一种双金属双性能钛合金整体叶盘制造方法技术领域[0001]本发明属于发动机制造技术领域，具体为一种双金属双性能钛合金整体叶盘制造方法。背景技术[0002]整体叶盘是将风扇、压气机或涡轮转子叶片和轮盘[1]做成一体的结构形式，是国内外先进航空发动机的必选结构。目前，整体叶盘普遍采用整体加工或焊接方法制造而成，无需加工榫头和榫槽。这种整体结构的优点是：叶盘的轮缘径向