现代航空发念头的结构设计和制造手艺是发 念头研制、生长、使用中的要害环节，，，，，，，，为 知足第四代战机用发念头以及未来更高代 战机的性能要求，，，，，，，，除接纳先进手艺镌汰飞机机体结 构、机载装备的重量外，，，，，，，，发念头的推重比抵达 10 级 以上也是一项较量要害的手艺。。。。。。。。整体叶盘是发念头的 一种新型结构部件，，，，，，，，而在发念头的电扇、涡轮、压气 机接纳整体叶盘结构是一种有用提高发念头推重比 的方法，，，，，，，，同时也是一种提高发念头性能、简化结构、 降低重量、镌汰故障率、提高耐久性与可靠性的主要 步伐。。。。。。。。

整体叶盘是将叶片和叶盘通过先进的工艺做成一 体，，，，，，，，省去通例叶盘使用的榫槽和榫头，，，，，，，，使结构大大简 化。。。。。。。。为了包管整体叶盘的高强度与耐高温性能，，，，，，，，钛合 金可作为整体叶盘的优选质料，，，，，，，，可是钛合金高强度、 热加工温度区间窄的问题也是现在钛合金锻压成形工 艺的一个较浩劫题。。。。。。。。

试验质料与铸造计划

试验质料为 TC4 合金 (Ti6Al4V)。。。。。。。。TC4 合金是一 种 α+β 双相组织的通用钛合金，，，，，，，，具有优异的综合 性能，，，，，，，，组织稳固性好，，，，，，，，具有优异的韧性、塑性与高温 变形性能，，，，，，，，能较好地举行热压力加工。。。。。。。。本文中试验材 料采购自西部超导质料科技股份有限公司，，，，，，，，其化学成 分如表 1 所示。。。。。。。。

表 1 TC4 合金的化学因素

图 1 为整体叶盘的毛坯示意图，，，，，，，，整体叶盘是中心带有凹槽的饼状结构，，，，，，，，凹槽的中心为通孔。。。。。。。。为了铸造 整体叶盘，，，，，，，，铸造工艺分成了制坯、粗车、模锻、热处 理实时效等工序。。。。。。。。

制坯

制坯主要通过两次镦粗历程实现，，，，，，，，为获得钛合金 等轴组织，，，，，，，，镦粗历程在 60MN 压力机上实现两相区锻 造，，，，，，，，上下平砧。。。。。。。。本试验中原始坯料为直径 400mm、 长度 950mm 的棒料。。。。。。。。原始坯料在锻压制坯前被加热 至 (959±5)℃ ( 相变点以下 50℃ ) 并保温 4 小时，，，，，，，， 加热曲线如图 2 所示。。。。。。。。在第一镦粗历程中，，，，，，，，开锻温度 880℃，，，，，，，，终锻温度 780℃ ( 实测坯料外外貌温度 )，，，，，，，， 分 3 次镦粗，，，，，，，，由 950mm 镦粗至 820mm 停留 15 秒后 继续镦粗至 700mm，，，，，，，，翻转 180 度镦粗至 535mm，，，，，，，，滚 圆调解至 H=535mm。。。。。。。。趁热回炉在 (959±5)℃保温 2 小时。。。。。。。。在第二次镦粗历程中，，，，，，，，开锻温度 880℃，，，，，，，，终锻 温度 830℃ ( 实测坯料外外貌温度 )，，，，，，，，分 2 次镦粗，，，，，，，， 由 535mm 镦粗至 400mm 停留 15 秒后继续镦粗至340mm 滚圆调解至 H=340mm。。。。。。。。然后在空气中冷却。。。。。。。。 制坯后的坯料如图 3 所示。。。。。。。。

粗车

按工艺要求举行粗车，，，，，，，，上下端面及圆周面单边车 掉5mm。。。。。。。。按GB/T 5168-2020举行对坯料上外貌侵蚀，，，，，，，， 经由低倍检测，，，，，，，，可见区域均为模糊晶，，，，，，，，晶粒匀称细小。。。。。。。。

模锻

为避免锻件外貌温降、增添润滑，，，，，，，，模锻之前零件 外貌需要预涂一层涂层：坯料预热 120 ～ 150℃，，，，，，，，喷 涂 Ti-1 玻璃润滑剂 3 遍，，，，，，，，厚度 δ=0.5 ～ 0.6mm，，，，，，，， 喷涂后的坯料如图 5 所示。。。。。。。。

坯料在加热炉内加热至 960℃保温 4 小时，，，，，，，，模具 加热至 450℃并保温 8h 以上再举行模锻。。。。。。。。模锻装备 为 500MN 压机，，，，，，，，设定恒应变速率 V=0.0455s-1，，，，，，，，初始 下压速率 10mm/s；；；；；；；第 1 件铸造始锻温度 950℃，，，，，，，，终 锻温度 750℃，，，，，，，，转移时间 100s，，，，，，，，欠压 12.7mm，，，，，，，，压力 489.6MN。。。。。。。。模锻竣事后，，，，，，，，坯料冷却至室温，，，，，，，，并用水切 割切边。。。。。。。。

现实上，，，，，，，，模锻模具是本工序最主要的一个问题。。。。。。。。为此，，，，，，，，现实模锻之前，，，，，，，，DEFORM 有限元模拟首先被用 来举行计划的验证。。。。。。。。这里我们设计了三个计划，，，，，，，，如图 6所示，，，，，，，，划分针对上盲孔、下盲孔、通孔坯料三种计划。。。。。。。。

通过模拟上下盲孔及下盲孔计划成形均无问题，，，，，，，， 通孔计划思量到下模定位及内孔折叠问题放弃选择。。。。。。。。 软件模拟后用铝合金质料对剩余两种计划举行实物演 练，，，，，，，，演练效果发明上下盲孔计划在现实操作时会因微 小错移而导致上模冲头下压时盲孔圆周泛起折叠。。。。。。。。最 终计划选择下盲孔，，，，，，，，既知足坯料定位问题，，，，，，，，又无铸造 缺陷爆发。。。。。。。。实物模拟效果见图 7 所示。。。。。。。。

热处置惩罚实时效

模锻竣事后，，，，，，，，为提高锻件性能、获得双态组织，，，，，，，， 需要对锻件举行固溶热处置惩罚实时效处置惩罚。。。。。。。。固溶处置惩罚的 温度 (969±7)℃ ( 相变点以下 40℃ )，，，，，，，，保温 4h，，，，，，，，保 温竣事后出炉水冷，，，，，，，，转移时间≤ 30s。。。。。。。。时效处置惩罚的温 度设定为 (700±5)℃，，，，，，，，保温 4.5h，，，，，，，，保温时间竣事后 为使锻件冷却匀称，，，，，，，，出炉置于料架上空冷。。。。。。。。

试验效果与讨论

锻件按粗加工锻件图加工，，，，，，，，按 GB/T 5168-2020 中的划定举行低倍检测，，，，，，，，检测效果批注，，，，，，，，锻件外貌晶 粒匀称细。。。。。。。。，，，，，，图 8 是典范的模糊晶组织。。。。。。。。取样后举行 性能测试，，，，，，，，取样见图 9。。。。。。。。

性能测试

1) 理化测试项目见表 2；；；；；；；取样位置示意图见图 10。。。。。。。。 

表 2 理化检测项目

2) 低倍、高倍图片见图 11 ～图 16；；；；；；； 

3) 力学性能数据见表 3、表 4、表 5：

表 3 室温拉伸数据

表 4 高温拉伸数据（300℃）

表 5 氢含量

竣事语

铸造粗车后探伤水平能够抵达 AA 级；；；；；；；锻件整体 低倍及剖解件纵向低倍均为匀称的模糊晶组织；；；；；；；高倍组织为双相钛合金典范的双态组织；；；；；；；室温拉伸、高温 拉伸性能远凌驾标准最低要求。。。。。。。。

通过模拟、试验后选定最优铸造计划，，，，，，，，充分包管 了计划的可行性及可靠性。。。。。。。。而最后理化检测效果也表 明我公司从手艺和装备方面完全具备铸造大型钛合金 盘件的能力。。。。。。。。

（注，，，，，，，，原文问题：钛合金大型电扇叶的锻压手艺研究）

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