鈦合金有許多優(yōu)點(diǎn)，例如高強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性、無磁性和良好的焊接性能，此外還具有超導(dǎo)、儲(chǔ)氫和記憶等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。鈦合金廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事工業(yè)、海洋開發(fā)、石化等前沿領(lǐng)域。
鈦合金鍛件是各種鈦合金產(chǎn)品中的一種，主要應(yīng)用于需要高強(qiáng)度、高韌性和高可靠性的場(chǎng)合，例如汽輪機(jī)壓縮機(jī)盤和醫(yī)用人造骨。因此，鍛造零件的要求不僅包括高度精確的尺寸，還需具備出色的性能和穩(wěn)定性。
鈦合金鍛件的應(yīng)用范圍廣泛，以下是一些常見的應(yīng)用領(lǐng)域：
1、宇航領(lǐng)域
全球50%的鈦被用于航空航天行業(yè)。目前，有30%的軍用飛機(jī)采用鈦合金制造機(jī)身，而在民用飛機(jī)中，對(duì)鈦的需求量也逐漸增加。據(jù)報(bào)道，波音787鈦的消耗量已超過15%，Ti-6Al-4V合金是鈦合金的代表，具有最高的安全性。鈦合金鍛件在航空航天領(lǐng)域中扮演著重要的角色，它們被用于制造火箭和衛(wèi)星驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料箱，液體燃料渦輪泵的葉片以及吸入泵的進(jìn)口。
2、汽輪機(jī)葉片是用于發(fā)電的重要部件
火力發(fā)電的蒸汽輪機(jī)增加葉片長(zhǎng)度是提高發(fā)電效率的一個(gè)有效措施，但葉片加長(zhǎng)會(huì)增大轉(zhuǎn)子的負(fù)荷。使用鈦合金鍛件作葉片就可以減輕負(fù)荷，在高速旋轉(zhuǎn)的汽輪機(jī)末端使用1m長(zhǎng)的Ti-6Al-4V合金葉片，在1991年就已經(jīng)實(shí)用化。
鈦鍛造技術(shù)
控制加熱溫度對(duì)于鈦合金的熱加工至關(guān)重要。隨著溫度的降低，物體的變形阻力也隨之增大，因此更容易出現(xiàn)裂紋等不良缺陷。同時(shí)，在熱加工過程中，變形速度也非常依賴。可以將鍛造模具的溫度加熱到與鍛件相同甚至更高的溫度，以此來防止鍛件溫度的下降。
1、鍛造技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)盤件制造中的應(yīng)用
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件鍛造技術(shù)需要較高的疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性。Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo合金涂層適用于中等溫度下的700K。傳統(tǒng)的加工方法是α-β區(qū)域鍛造，其組織為β相和等軸α晶粒和小針α兩相組織的斷裂韌性值較低。為了改善這一問題，我們正在開發(fā)新的β鍛造方法，該方法利用β區(qū)加熱進(jìn)行。
β鍛造法通過在β相變溫度下進(jìn)行加熱鍛造，可以導(dǎo)致材料的再結(jié)晶現(xiàn)象，因此鍛造溫度和加工變形對(duì)材料的性能有著重要的影響。鍛造過程中不得再次加熱或停止變形。在β鍛造過程中，需要嚴(yán)格控制鍛造溫度和變形，以確保成品質(zhì)量。加工溫度在1073-1323K之間的Ti-6al-2Sn-4Zr-Mo合金應(yīng)有足夠的加工變形。材料加工后，鍛件呈現(xiàn)出針狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)改善了其斷裂韌性的數(shù)值。
2、渦輪葉片的鍛造技術(shù)
渦輪機(jī)葉片十分薄，因此在鍛造過程中溫度迅速降低，所以對(duì)模具的設(shè)計(jì)要求十分精準(zhǔn)。目前，我們正在開發(fā)一個(gè)有效利用上下沖擊能量形成葉片表面的過程。先鍛造平面，然后彎曲，最后進(jìn)行精細(xì)鍛造。
3、環(huán)境制造技術(shù)
Ti-發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇外殼和壓縮機(jī)外殼由6Al-4V合金軋制而成。對(duì)于材料成本相對(duì)較高的鈦合金產(chǎn)品，減少材料投資對(duì)降低成本非常有效。通常采用近凈工藝，這是指使用機(jī)械成型技術(shù)來制造零件，無需進(jìn)行大量加工或完全不需要加工。使用這種技術(shù)，材料消耗將減少55%％以上。
加工厚環(huán)時(shí)，應(yīng)盡量施加壓力，避免開裂，注意環(huán)組織控制和溫度降低。簡(jiǎn)而言之，鈦合金鍛件的生產(chǎn)應(yīng)在適當(dāng)?shù)募庸囟群妥冃蜗芦@得高質(zhì)量的鍛件。
因此，在制造鈦鍛件的過程中，需要充分發(fā)揮鈦合金的特性。為了獲得高質(zhì)量的鍛件，在鍛造過程中應(yīng)適當(dāng)控制溫度和塑性變形。