Come innovare la tecnologia di preparazione in lega di titanio ad alta temperatura per superare i problemi di ingegneria?
In considerazione dei rigorosi requisiti di parti rotanti di motori aeronautici ad alta temperatura sui materiali, nuove leghe di titanio ad alta temperatura rappresentate da leghe di titanio ad alta temperatura a 600 gradi, leghe di titanio a fiamma, leghe di tial e materiali compositi SICF\/TI stanno affrontando la sfida di transizione dalla ricerca agegneristica alle applicazioni di ingegneria. Le difficoltà tecniche sono concentrate sulle scoperte sistematiche nella progettazione dei materiali, nella tecnologia di preparazione e nell'ottimizzazione delle prestazioni e il core risiede nel raggiungimento del controllo organizzativo e del miglioramento della stabilità delle prestazioni attraverso la tecnologia di elaborazione avanzata.
1. Breakthrough in high-purity ingot melting process. In response to the ingot preparation problems of high-alloyed materials such as TA29, TB12 and TiAl alloys, my country has formed a multi-dimensional process solution: Vacuum consumable melting optimization: By increasing the number of melting times (3-4 times), accurately controlling the melting current (±5% accuracy), increasing the current gradient and the water cooling intensity of the crucible, the ingot component segregation rate is reduced to below 0.8%; Plasma cold hearth technology upgrade: Plasma cold hearth melting (PCHM) is used in the preparation of TiAl alloys. Through 1600℃ high-temperature refining and electromagnetic stirring, high-density inclusions (size ≤50μm) are significantly removed, and the oxygen content is stably controlled within 800ppm. At present, my country has built 8 industrial PCHM equipment, with a single melting capacity exceeding 1.2 tons, providing high-purity billets for engine rotating parts. 2. Precision forging technology for large-size bars. To meet the needs of large components such as integral blade disks and blade rings, the focus is on breakthroughs in the control of uniformity of large-size bar organization: High-temperature extrusion blanking process: In view of the poor plasticity of TB12 and TiAl alloy ingots, the β phase region (1000-1100℃) multi-directional extrusion technology is adopted to achieve a deformation of more than 70%, and the grain size is refined from 500μm in the cast state to 50μm; Multi-directional die forging: Four-fire variable temperature forging is implemented on a 36,000-ton hydraulic press. Through gradient deformation in the α+β two-phase region (deformation rate 0.01-0.1s⁻¹), the streamline integrity of the forging is >95%e la dispersione delle prestazioni batch è ridotta di 4 0%. Dopo che un certo tipo di forgiamento del rotore del compressore ad alta pressione viene trattato da questo processo, la vita di scorrimento ad alta temperatura di 650 gradi viene aumentata a 1800 ore. 3. Tecnologia di controllo di precisione della microstruttura: per risolvere il problema dell'interazione a fatica a scorrimento ad alta temperatura, un sistema di controllo dell'organizzazione a processo pieno di processo: il controllo diretto della morfologia delle fasi: attraverso il trattamento termico a due stadi (soluzione a 950 gradi + 750 Aggreta), lo spessore della fase lamellare è controllato a 0. {14}. 1μm, che migliora significativamente la resistenza alla crescita della fessura della fatica della lega Ti60 (il valore Δkth raggiunge 8 MPA√m); Design di omogeneizzazione della trama: la diffrazione backscattering di elettroni (EBSD) viene utilizzata per monitorare l'evoluzione della trama della forgiatura in tempo reale e il percorso di forgiatura viene ottimizzato attraverso il modello di ricristallizzazione dinamica, in modo da ridurre l'indice di resistenza della texture della lega TIAL (-tial) dal 7,3 al 2,1 e dell'eluizione dell'anisotropia. 4. Integrità della superficie e controllo dello stress residuo Per garantire l'affidabilità del servizio di componenti ad alta temperatura, vengono realizzati sviluppi innovativi: tecnologia di rafforzamento dell'articolo laser: un raggio di densità di energia di 4J\/cm² viene utilizzato per elaborare la scanalatura della lama, introducendo una liva a livello di stress compressivo a micro-moto, per le lame, introducendo una liva di stress a livello di micro-mozione di lesi di tenuta a 3 volte; Valutazione di stress residua del campo multi-fisico: combinazione di tecnologia di diffrazione di diffrazione e diffrazione di neutroni, un database di mappe di sollecitazione residua tridimensionale per i pernati e il picco di stress interno della forgiatura della lama è ridotto da 450 MPA a meno di 80 MPA attraverso il processo di pressione isostatica calda (HIP) (920 gradi \/100mPA \/2h). Progressi nell'applicazione ingegneristica Il disco della turbina ad alta pressione di un certo tipo di motore nel mio paese è fatto in lega tiale. Dopo l'ottimizzazione del sistema di processo di cui sopra: la resistenza alla resistenza a 650 gradi supera i 750 MPA, che è più leggera del 35% rispetto alle tradizionali leghe a base di nichel; La vita a fatica a basso ciclo (r =0. 1) è aumentata da 15, 000 volte a 42, 000 volte; Il tasso di qualificazione di produzione batch è aumentato dal 62%all'88%e il costo di produzione di un singolo pezzo è ridotto del 27%. Con la promozione e l'applicazione di linee di produzione di forgiatura intelligenti (gemelli digitali integrati e algoritmi di apprendimento automatico), l'applicazione ingegneristica di leghe di titanio ad alta temperatura sta accelerando la svolta delle "doppie barriere" delle prestazioni e dei costi, fornendo supporto per i materiali chiave per i motori aeronave della sesta generazione.
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