[发明专利]一种TA15钛合金产品的渗氧方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种TA15钛合金产品的渗氧方法。属于航空发动机TA15钛合金产品 渗氧工艺技术领域。

背景技术

钛及钛合金所具有的优良综合性能，在航天航空等军事工业和汽车等民用工业部 门获得了广泛应用。为提高产品的耐磨性，我国某型号航空发动机用TA15衬套与球头产品 要求在其磨损表面进行α处理，α处理层深度不小于0.035mm、硬度≥500HV0.3。所述α处理层 实际上就是钛合金的渗氧处理。但在产品试制过程中，采用常规α处理后渗氧层表面硬度太 高且α处理层深有限，表面氧化层也不能通过表面处理去除，最终导致产品α处理层深和硬 度不能满足技术指标。因此，常规的渗氧方法不能保证TA15钛合金产品对α处理层深和硬度 的要求。

发明内容

本发明提供一种TA15钛合金产品的渗氧方法。以解决某型号航空发动机用TA15衬 套与球头产品达不到α处理层深度至少0.035mm、硬度≥500HV0.3要求的技术难题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种TA15钛合金产品的渗氧方法，采用氧化渗氧工艺+分解渗氧工艺，氧化渗氧工艺参 数：低于100℃入炉，加热升温至870℃，保温540min，空冷；分解渗氧工艺参数：600～800℃ 入炉，保温温度800～900℃，保温960min，空冷；以保证产品渗氧面要求α处理层深至少 0.035mm、硬度≥500HV0.3。

前述渗氧方法中，所述分解渗氧工艺参数：600～800℃入炉，加热升温至850℃，保 温960min，空冷。

前述渗氧方法中，分解渗氧采用隔绝空气加热法；具体是在零件四周用石英砂将 零件与空气隔绝，或在零件四周用金属铁屑将零件与空气隔绝，或在零件四周用石棉板将 零件与空气隔绝，或采用真空加热将零件与空气隔绝加热。

与现有技术相比，本发明采用氧化渗氧工艺+分解渗氧工艺的方法，通过在空气介 质中进行氧化渗氧，发生Ti+O2?TiO2，生成一种极薄、致密和稳定的氧化膜，即二氧化钛， 它具有保护作用，阻止氧向金属内部分解而不进一步氧化。为了获得渗氧面要求α处理层深 至少0.035mm、硬度≥500HV0.3的TA15产品，就需要让生成的TiO2分解出氧原子向内进行分 解，形成固溶体引起晶格畸变从而产生强化效果。采用分解渗氧处理就是促使氧化渗氧时 生成的TiO2继续向内进行分解，使α处理层深增大，渗氧外表面硬度降低，渗层硬度增加。这 样既可以实现后续能进行精密加工，同时也保证了α处理层深和硬度指标满足技术要求。因 此，本发明可在钛合金渗氧领域进行推广。

试验例

将规格Φ23×20的TA15试样8件清洗并烘干，采用双联炉进行氧化渗氧处理，装炉时试 样立放，渗氧面朝上，并做好标记摆放在专用工装上，低于100℃入炉。把装有零件的工装放 在双联炉或马弗炉高温区的有效加热区的中央，随炉升温，加热温度870℃，到温计时，保温 540min，保温结束后空冷，然后分别检测每一件试样渗氧面的α处理层深度和硬度，（距表面 0.05mm的HV0.3硬度）。检测结束后将试样清洗并烘干，按相同的装炉方式进行装炉，采用双 联炉进行分解渗氧处理，零件四周用烘干的石英砂填满覆盖，石英砂覆盖厚度高出零件 50mm以上并压紧，在600～800之间℃入炉。把填满石英砂的带零件的工装放在双联炉高温 区的有效加热区的中央，加热温度850℃，到温计时，保温960min，保温结束后空冷。最后分 别检测每一件试样渗氧面的α处理层深度和硬度（距表面0.05mm的HV0.3硬度）。结果表明： 氧化渗氧后渗层深度平均值为0.090mm，硬度平均值为588HV0.3；分解渗氧后渗层深度平均 值为0.138mm，硬度平均值为578HV0.3。在氧化渗氧的基础上进行分解渗氧后渗层深度平均 增加了53.33%，而硬度只降低了1.7%。因此，在扣除精加工余量的情况下也完全能够保证 TA15钛合金产品渗氧面要求α处理层深至少0.035mm、硬度≥500HV0.3的技术指标。

以下是试验检测数据

1、氧化渗氧后的渗层深度与硬度

2、分解渗氧后的渗层深度与硬度。

具体实施方式

下面结合实施例子对本发明作进一步的详细说明。但不作为对本发明的任何限制 依据。