钛合金航空涡轮盘等温模锻成形工艺优化设计
Ti60合金双性能整体叶盘锻造技术论文
Ti60合金双性能整体叶盘锻造技术论文摘要：本文对缩比件模锻成形过程进行了数值模拟，优化了得到合适应变梯度的坯料形状。
通过缩比件试验结果修正了得到双重组织状态的应变梯度，应变梯度值为大变形区等效应变大于0.7，小变形区等效应变小于0.3，过渡区等效应变适中。
全尺寸盘低倍组织大变形区为模糊晶，小变形区为清晰晶；高倍组织基本符合双重组织的要求。
钛合金因其低密度、高强度、耐热性好等特点[1]，是航空发动机中的关键结构材料。
Ti60合金是我国自主研发的高温钛合金，工作温度可达600℃，是在TA12合金的基础上，适当增加Al、Sn、Si 的含量并添加了Nb元素，进一步提高高温强度和蠕变性能。
目前，采用Ti60合金研制的风扇盘、高压压气机盘、低压涡轮叶片和导弹翼面已通过试车考核。
为满足以F119、F120、EJ200为标志的第4代战斗机用发动机以及未来高推重比新概念发动机的性能要求，关键是提高发动机的推重比。
整体叶盘因其结构优势成为提高飞机发动机推重比的重要措施[2]。
整体叶盘的工作条件相当恶劣，叶盘的叶片部分需要承受更高的温度和离心力，而叶盘的轮盘部分则要更承受复杂的应力。
双性能整体叶盘能够使叶盘的不同部位呈现不同的组织状态和使用性能，避免了常规均质盘为了兼顾叶盘和轮盘的性能而进行的折衷，使材料本身的性能潜力得到了充分发挥。
600℃高温钛合金双性能整体叶盘既具有结构方面减重的突出技术优势又能充分发挥高温钛合金的材料优势，是一个极具发展前景的研究方向。
对于钛合金双性能整体叶盘，为了满足使用性能的要求，叶盘的叶片部分组织状态为等轴组织，轮盘部分组织状态为网篮组织[3]。
姚泽坤等人采用锻造方法已对TC11钛合金双组织-双性能盘进行了深入研究[4]，证明了实现双重组织性能的可行性。
由于Ti60合金化程度高，加工窗口狭窄，锻件的组织性能对热加工过程十分敏感，因此，本文采用有限元数值模拟和试验验证相结合的方法，研究Ti60合金双性能整体叶盘的锻造技术。
飞机发动机涡轮叶片的制备工艺研究
飞机发动机涡轮叶片的制备工艺研究飞机发动机是现代高科技的代表，其关键零件之一——涡轮叶片，也是发动机性能的重要决定因素。
涡轮叶片不仅需要在高速高温的环境下承受巨大的压力，还需要具备超高的精度和一个优良的空气动力学特性。
因此，如何提高涡轮叶片的制备工艺、优化加工工艺，是目前涡轮叶片研制领域的重点之一。
一、涡轮叶片的制备工艺涡轮叶片是由高温合金材料制成的，是发动机中最关键、最复杂的零部件之一。
涡轮叶片的制备工艺大体可分为铸造、锻造、热等静压成形、粉末冶金、光切割和精雕等多种方式。
铸造法是一种常用的制备涡轮叶片的方法。
其工艺简单、成本低，可以生产出形状复杂的大型叶片。
不过由于熔铸会产生气孔和缺陷，其机械性能和机械寿命一般不如锻造和静压成形。
锻造法是一种利用材料塑性变形来进行加工的方法，可以增强材料的机械性能。
常见的锻造方法有自由锻、模锻、轴向模锻等。
锻造法制备的叶片具有良好的疲劳寿命和机械性能，但是对于复杂的叶片形状，锻造的难度较大。
热等静压成形是一种利用高温高压条件下的材料流变和塑性变形来制造涡轮叶片的一种工艺。
静压成形具有制造精度高、组织致密、基体变形少、强度高、耐热性好等优点，是目前制备高端涡轮叶片的主流工艺。
粉末冶金法是将金属粉末经过压制、热处理等工序制成叶片。
其制造精度和自由锻造相当，优点在于不会出现缩孔、气孔等质量问题，适用于小型、多孔等叶片的制作。
光切割法是将纯度超过99.9%的高温合金薄片通过精密加工机床雕刻成复杂的叶片形状。
该法生产的叶片具有超高的制造精度和表面光滑度，并且不需要进行后续的热处理，广泛应用于发动机的高压压气机和低压涡轮中。
精雕法是将锻造或静压成形的大型叶片经过切割、穿孔、钻孔、铣孔、铺堆等工艺，制成小型叶片。
该法可加工出极为复杂的叶片形状，并可以利用基础模具制造多种类型的叶片。
二、涡轮叶片加工工艺优化制备涡轮叶片的过程中，加工工艺是影响叶片成品质量的重要因素之一。
通过对工艺参数、表面特征、材料特性等方面的优化，可以进一步提高叶片的质量和精度。
TC4钛合金框类零件热挤压数值模拟及工艺优化
（ Ｃ ｌ ｇ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌ ｎ ｌｃｒ ａ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ， ｉｇＵｎｖ ｒｉ ｆ １ ｏｌ ｅｏ ｃ ａ ｉａ ａ ｄ Ｅｅ ｔｃｌ ｎ ｉｅ ｒ Ｎ ｎ ｉｅｓ ｙｏ ｅ ｉ ｎ ｔ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｈｏ ｘｒ ｓｏ ｙ ｗｏ ｄ ｔｅ ｔ ｉｎ，ＴＣ４ ｔｔｎ ｕ ａｌｙ，Ｍ ｓ／Ｓ ｐ ｒｏ ｇ ｕ ｉａ ｉ ｍ ｌ ｏ ｃ ｕ ｅ ｆｒ ｅ， Ｎｕ ｒｃ ｌｓｍｕｌｔｏ ｍｅ ｉａ ｉ ａｉｎ
－ ’
０ 引言
Ｔ ４钛合 金某框 类零 件 由于其 工 作 环境 的特 殊 Ｃ 性， 要求零 件 内部组织致 密 ， 金属成形流 线分布合理 ， 并能 承受 一定 的强 度 。加工该 零件 传 统 上采用 切 削 加工 或者铸造成 形 。切 削加 工该零 件 费时费 力破 坏
始挤压 温度 ９ ０（、 压速 率 ３ｍ ／ ２￣ 挤 ２ ｍ ｓ为成形的合适 条件。 关 键词 热挤 压 ，Ｃ Ｔ ４钛 合金 ， ｃ Ｓｐ ｒ ｒｅ 数值模 拟 Ｍｓ／ ｕｅｆ ｇ ， ｏ
Ｎｕ ｉａ ｉ ｌｔ ｎ ａ ｄ Ｐ ｏ ｅ ｓ Ｏｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｍｍ‘ ｌＳ ｍｕ ａｉ ｎ ｒ ｃ ｓ ｔ ｃ ｏ ｍｉａ ｉ ｆ ｏ ＴＣ ｉ ｎ ｕ Ａｌ ｙ Ｆ ａ ａ ｔＯ ｔＥ ｔｕ ｉｎ ４ Ｔ ｔ ｉ ｍ ｌ ｒ ｍｅ Ｐ ｒ ｎ Ｈｏ ｘｒ ｓｏ ａ ｏ
ｐ ｏ ｕ ｔ ｂｕ ｏ ｅ ｔｕ ｉｎ ｆｒ ｅｉ ｅ ｒｅ ａ ｔ ｏ ｘｒ ｓｏ ｅ ｕ ｔｄ ｉ ｏ ｄ ｓ ａ ｉ ｇ Ｔｈｓｐ ｏ ｅ ｓｉ ｕｉ ｂｌ ｏ ｓ ｒ ｄ ｃ ， ｔｌｗ ｘ ｒ ｓｏ ｏ ｃ ｎ ｓ ｇ ｎ ｎｔ ｒｓｈ ｔｅ ｔｕ ｉ ｎ ｒ ｓ ｌｅ ｎ ｇ ｏ ｈ ｐ ｎ ． ｉ ｒ ｃ ｓ ｓｓ ｔ ｅｆｒｔ ｐ ａ ｈｉ ｐ ｏ ｕ ｔａ ｄ ｔ ｎ ｔａ ｘ ｒ ｓｏ ｅ ｒ ｄ ｃ ｎ ｈｅｉ ｉｉｌｅ ｔ ｉｎ ｔｍｐｅ ａｕ ｅ９ ０ （ ｕ ｒ ｔ ｒ ２ ￣ ２，ｅ ｔｕ ｉ ｎ ｓ ｅ ｄ ３ｍｍ／ｓｉ ｅｔｒ ｃ ｎ ｉｉｎ ｆ ｒｉ． ｘｒ ｓｏ ｐ ｅ ｓｂ ｔ ｏ ｄ ｔ ｏ ｔ ｅ ｏ
钛合金准β锻工艺的应用研究
钛合金准β锻工艺的应用研究
钛合金是一种具有优异性能的金属材料，因其高强度、耐腐蚀
性和生物相容性而被广泛应用于航空航天、医疗器械、汽车和其他
领域。
而准β型钛合金由于其良好的可塑性和热变形性能，在锻造
加工中具有很大的潜力。
首先，钛合金准β锻工艺的应用研究涉及到材料的选择和预处理。
在选择合适的钛合金材料时，需要考虑其成分、热处理工艺以
及热变形行为等因素，以确保在锻造过程中获得理想的组织和性能。
预处理包括材料的加热和变形温度的选择，以及可能的热处理工艺，这些都对最终产品的性能和形状精度有着重要的影响。
其次，钛合金准β锻工艺的应用研究还涉及到锻造工艺参数的
优化。
包括锻造温度、变形速率、变形量、模具设计等方面的优化，以确保在保证材料性能的前提下获得理想的成形效果。
在锻造过程中，需要充分考虑材料的塑性变形行为和热变形行为，以避免出现
裂纹、气孔等缺陷。
此外，钛合金准β锻工艺的应用研究还需要关注产品的性能和
微观组织。
通过对锻造工艺参数的优化，可以获得具有良好力学性
能和组织均匀性的钛合金零件，从而满足不同领域的需求。
同时，需要对锻造后的产品进行显微组织和性能测试，以验证工艺的有效性和可行性。
总的来说，钛合金准β锻工艺的应用研究涉及材料选择、预处理、工艺参数优化和产品性能测试等多个方面，需要综合考虑材料的特性和工艺的可行性，以实现钛合金准β锻工艺在工程实践中的应用。
希望以上回答能够全面地解答你的问题。
对涡轮增压器叶轮和齿圈的锻造加工过程进行模具优化设计
对涡轮增压器叶轮和齿圈的锻造加工过程进行模具优化设计由美国俄亥俄大学机械工程系主席、高等教育博士——杰伊·谷那山克勒和该大学的两个博士学生曼亚德·欧莫黑博和法兰德·欧慕法迪共同完成。
概要:本项目的目的是为美国的两个不同的汽车锻造产品公司进行两种复杂产品(涡轮叶轮和齿圈)的初锻及终锻过程的模具优化设计。
涡轮叶轮必须保证最低有效塑性应变不小于0．5，以增加韧性和抗断裂能来支持非常高的离心应力。
这对于应变分布以及晶粒尺寸尽可能均匀的分布在整个成品中也是很重要的,从而获得最佳的机械性能的Al2618涡轮。
晶粒尺寸的优化是由确定最优平均温度和应变率(由参数使用齐纳Ｈollｏｍon)来进行的。
第二项目是优化环形齿圈模具设计，以便减少锻造次数和由于过多溢料造成的材料浪费。
该软件使用是ＭＳＣ.SupｅｒFoｒｇe的Simｕｆact.forming前身,它能够在最后阶段检查模具充填、缺损成型与模具接触干涉。
它也可以使用Sｕｐｅrｆｏｒgｅ–FV(有限体积)仿真判断和显示各种有用的参数,例如:有效塑性应变，等效应变率,有效应力,材料流量,温度，力与时间的关系和最终形状。
它的结论是该软件可以有效地用于优化锻造工艺，最大限度地提高机械强度,减少废料及材料锻造阶段，从而降低整体制造成本。
1．简介:这个项目的目标是为两个复杂汽车锻造产品进行初锻及终锻的模具优化设计。
第一部分是一个铝制的涡轮增压器叶轮(或涡轮)。
这零件有极高的转速(可达10万转），可以迅速从开始加速到具有很高的离心应力。
新的预制毛坯模具都必须经过设计，从而使这部分有效塑性应变在静态金属区可达到到一个大于0.5的值。
由于屈服强度会增加静态金属区低而有效的塑性应变，所以也可以通过优化初锻毛坯模具得到增加这也导致了在各地形成了近乎统一的有效塑性应变产品。
参考图1,可见，一个ＡA26１８合金材料的扁平毛坯在初锻使用时的旋转部分。
参考图2,最终被用于获取有效塑性应变大于0.5的最终产品的模具轮廓。
TC4钛合金框类零件热挤压数值模拟及工艺优化
Ｌｉ Ｆｅｎ９１
（１ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ
Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１６）
（２ Ｓｕｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌ，Ｓｕｚｈｏｕ ２１５０２６）
ｐａｒｔｓ ｈｏｔ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｉｎ ｇｏｏｄ ｓｈａｐｉｎｇ．Ｔｈｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｉｓ
ｐｒｏｄｕｃｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ９２０。Ｃ，ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ３ｍｍ／ｓ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｉｔ．
图１为所要成形的模框类零件结构图长１２０ ｍｍ、宽９３ ｍｍ、高１２ ｍｍ，最小厚度４ ｍｍ。成形该零 件分为两工艺方案：方案ｌ，零件整体热挤压成形，由 坯料反算得出坯料长９０ ｍｌＴｌ、宽５０ ｍｍ、厚１１ ｍｍ（图 ２）；方案２，零件由ＡＡ、ＢＢ面分为三部分，分别进行 热挤压成形然后再用氩弧焊进行焊接。本文对方案 ２中最难成形部件图３进行热挤压模拟，坯料形状与 模具型腔一致厚度为８ ｍｍ，图４为该部件模具图。
形困难，所需挤压力过高，该方案不适合挤压该零件。 件温度上升的缺点，现在以挤压速率３、５ ｍｍ／ｓ对方
一２８一ｈｔｔቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：／／ｗｗｗ．ｙｈｅｌｇｙ．ｅｏｍ宇航材料工艺２０１０年第３期
万方数据
案２进行模拟。图８～图９中可以看出以５ ｍｍ／ｓ的 挤压速率所需的挤压力最高为４．５１３ ＭＮ，成形后的 最高温度达到了９６７０Ｃ。ＴＣ４钛合金为两相钛合金， 当挤压温度超过合金的１３转变温度时，（ａ＋１３）品粒向 １３晶粒转变，Ｂ晶粒剧烈长大，挤压成形后将形成魏 氏组织。在力学性能上的反映是零件的室温塑性很 低，达不到技术条件要求。以３ ｍｍ／ｓ的挤压速率所
Ti150合金离心叶轮锻件工艺优化
Ti150合金离心叶轮锻件工艺优化
夏春林;叶俊青;叶康源;李文渊;赵子博;王海菊
【期刊名称】《精密成形工程》
【年(卷),期】2022(14)6
【摘要】目的解决Ti150合金离心叶轮锻件低倍组织不均匀和锻件力学性能离散性较大的问题。
方法通过对锻件进行金相组织分析,再利用EBSD、DEFORM等工具分析锻件成形时应变分布及组织特点,探索低倍组织不均匀和锻件力学性能离散性较大的原因及解决方法。
通过对棒材进行六方拔长、倒棱、平头和滚圆等处理,实现从圆棒到六方形再到圆棒的变形过程(改锻),使棒材各部位的变形均匀,达到消除微织构的目的。
结果对棒材进行反复镦拔(改锻),可有效消除棒材中的微织构并改善低倍组织的不均匀,是控制锻件力学性能离散性的重要措施。
结论中间坯组织的均匀性是影响低倍组织不均匀和锻件力学性能离散性的主要因素,通过对棒材进行改锻,Ti150合金离心叶轮锻件的组织及力学性能优异,满足相应的技术要求。
【总页数】7页(P86-92)
【作者】夏春林;叶俊青;叶康源;李文渊;赵子博;王海菊
【作者单位】贵州安大航空锻造有限责任公司;中国科学院金属研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.23
【相关文献】
1.航空发动机离心叶轮锻件冶金分析
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5.Ti150与TC19异种钛合金钎焊工艺与接头性能研究
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钛合金gr2锻方
钛合金gr2锻方钛合金GR2锻方钛合金是一种具有优异性能的金属材料，广泛应用于航空航天、化工、医疗器械等领域。
其中，钛合金GR2是一种常见的工业级钛合金，具有良好的可锻性能和机械性能，被广泛用于锻造加工。
钛合金GR2主要由钛和少量的铁、氧、碳、氮等元素组成，具有良好的耐腐蚀性和高强度。
相较于其他钛合金，GR2具有较高的可锻性，能够通过锻造加工得到各种形状的零件和构件。
钛合金GR2的锻造工艺通常分为预热、锻造和热处理三个步骤。
首先，将原料钛合金GR2进行预热，提高其塑性和可锻性，使其易于变形。
然后，使用锻造设备将预热后的钛合金GR2进行锻造，通过施加压力和变形力，使其逐渐变形成所需的形状和尺寸。
最后，对锻造后的钛合金GR2进行热处理，以消除内部应力和提高其力学性能。
钛合金GR2的锻造工艺具有以下优点：1. 高可锻性：钛合金GR2具有较高的塑性和可锻性，能够在较低的温度下进行锻造，降低能耗并提高生产效率。
2. 良好的机械性能：经过锻造后，钛合金GR2的组织均匀致密，具有良好的强度和韧性，能够满足各种工程要求。
3. 良好的耐腐蚀性：钛合金GR2具有良好的耐腐蚀性能，能够在恶劣环境下长期使用，并且不容易出现腐蚀和氧化现象。
钛合金GR2的锻造应用广泛，如航空航天领域中的发动机零件、飞机结构件；化工领域中的反应器、换热器；医疗器械领域中的人工关节、牙科种植等。
通过锻造加工，钛合金GR2可以得到各种复杂形状和尺寸的零件，满足不同领域的需求。
在进行钛合金GR2的锻造加工时，需要注意以下几点：1. 控制锻造温度：钛合金GR2的锻造温度应在其熔点以上50-100℃的范围内，过高或过低的温度都会影响其可锻性和机械性能。
2. 控制变形速率：钛合金GR2的锻造变形速率应适中，过快的变形速率会导致组织不均匀，过慢的变形速率则会降低生产效率。
3. 合理设计工艺：在进行钛合金GR2的锻造加工时，需要根据零件的形状和尺寸合理设计工艺，避免出现过大的变形量和应力集中。
航空发动机涡轮叶片的结构分析与优化研究
航空发动机涡轮叶片的结构分析与优化研究航空发动机作为现代飞机的重要组成部分，其性能和质量直接关系到飞机的安全和经济性。
而涡轮叶片作为航空发动机中最重要的部件之一，其结构的合理性和优化设计对于提高发动机的性能和可靠性至关重要。
一、航空发动机涡轮叶片的结构分析1. 涡轮叶片的基本结构和分类涡轮叶片由外科面、内科面、轮辐和尾端构成。
根据涡轮叶片的工作环境和受力情况的不同，可将其分为静叶和动叶两大类。
静叶是指安装在燃气轮机进气口和出气口之间的叶片，其主要作用是改变气流的方向和速度。
动叶则是指安装在涡轮盘上的叶片，既负责受到高温高压气流的推动，又产生剩余动量来带动涡轮盘旋转。
2. 涡轮叶片的受力情况和失效模式涡轮叶片在工作中受到的主要力有离心力、往复力和惯性力等，同时还受到高温气流的侵蚀和热膨胀的影响。
因此，涡轮叶片的失效模式主要包括疲劳断裂、高温烧蚀和氧化、拉伸和压缩变形等。
3. 涡轮叶片的材料和制造工艺为了满足高强度、高刚度、高温抗氧化能力等要求，涡轮叶片通常采用高温合金材料，例如镍基合金和钴基合金。
制造工艺则包括铸造、锻造、粉末冶金等。
二、航空发动机涡轮叶片优化设计的研究1. 涡轮叶片的结构参数优化涡轮叶片的结构参数包括厚度、角度、流线型等多个方面，其优化设计的目的是使得叶片在受到高温高压气流的推动时能够更好地减小气动损失和机械损失，从而提高发动机的效率和可靠性。
2. 涡轮叶片的材料和制造工艺优化涡轮叶片的材料和制造工艺直接关系到其性能和寿命。
因此，在优化设计过程中需要考虑材料的力学性能、抗氧化性能、加工难度等因素，并选择适当的制造工艺。
3. 涡轮叶片的仿真分析和试验验证为了验证涡轮叶片结构的优化设计是否合理，可以进行数值仿真分析和试验验证。
通过计算流体力学仿真、热力学仿真和力学仿真等多个方面的测试，可以评估涡轮叶片的性能和寿命，并优化设计方案。
三、结论航空发动机涡轮叶片作为核心组件，其性能和质量直接关系到飞机的安全和经济性。