一种用Al-Mn-Pb-Mg-Ti系高强度铝合金为材料的涡轮机叶片加工工艺

摘要

本发明公开了一种用Al-Mn-Pb-Mg-Ti系高强度铝合金为材料的涡轮机叶片加工制造工艺，该发明属于热处理和防腐综合技术领域。采用的加工工艺为：熔炼铸造—正火处理—机加工—渗碳处理—去应力处理—防锈处理，本发明材料比锌基合金的机械性能有了大幅度的提高，铸造性能和切削加工性能也更好了，该合金材料性能与以前的铝合金铸件及其机械切削用部件的材料相比，其抗拉能力及其延展率和耐高温效果以及铸造性能和机械加工性能明显改善，本发明不仅配备了一种材料的合理的元素，而且采用新工艺流程，从而使制的涡轮机叶片，抗弯能力强，抗击打能力强，叶片质量好，不易断裂，延长了使用寿命，达到了生产实际的需要，因此该加工工艺得到广泛应用。

主权项

一种用Al‑Mn‑Pb‑Mg‑Ti系高强度铝合金为材料的涡轮机叶片加工工艺，Al‑Mn‑Pb‑Mg‑Ti系高强度铝合金的化学成分重量百分比含量为：Si 3.7％‑4.2％，Mn 0.8％‑1.3％，Mg 0.52％‑0.74％，Ti 0.21％‑0.3％，Cr 1.25％‑1.48％,Cu<0.02％,同时包含0.001％‑0.2％的Dy和0.041％‑0.08％的Bi的混合物，余量为铝及其不可避免的杂质，其特征在于：(1)合金熔炼：将金属铝、镁、锰、钛，硅等以及Al‑Cr，Al‑Mg，Al‑Ti中间合金在氩气体保护的条件下进行熔炼，熔炼温度为770℃‑920℃，保温时间,20‑27分钟，之后将熔液浇注成合金铸件，浇注温度为800℃‑830℃，浇铸模具为金属型模具，金属型模具预热温度为150‑180℃，(2)正火处理，采用等温退火，将毛坯加入高温熔炼炉中，加热到910℃‑940℃，保温时间为2‑3h，随炉冷却到600‑640℃，保温5‑8h，再空冷，(3)对涡轮机叶片进行机加工，采用数控输入程序自动铣叶片，在加工时引入润滑液，将其喷射于工件表面，防治机械瘤形成并且带走加工产生的热量，该冷却液为一中绿色无污染的细冰粒，高速喷于工件和刀具表面，其快速溶化为液体小水珠，(4)渗碳处理，进行高温气体渗氮，采用离子氮化法将涡轮机叶片放入渗氮炉中与氮气与氢气共热，在涡轮机叶片的表面形成渗氮层,温度控制在750‑810℃，保温3‑4h，缓慢冷却，渗碳深度为0.51‑0.78μm，(5)对涡轮机叶片进行双液淬火和低温回火处理，是将已形成渗氮层的涡轮机叶片的表面进行淬火，其温度控制为820‑900℃并对其降温回火，回火温度为160‑240℃，调质硬度55‑67HRC，(6)将涡轮机叶片置于沉积炉内加热到1200‑1400℃，以H₂为载体将TiCl4带入反应器，将SiC沉积在叶片表面，(7)防锈防腐处理，将工件放入液压油中，温度为40‑50℃，时间为20‑25min。