2024钛合金板材超塑成形和扩散连接件技术

钛合金板材超塑成形和扩散连接件通用技术规范II目 次前言 II1 1范引文件 1语定义 1构式 2术求 4验法 7验则 8志包、输存 9量明件 9PAGEPAGE10钛合金板材超塑成形和扩散连接件通用技术规范范围本文件规定了钛合金板材超塑成形和扩散连接件（以下简称连接件）的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存及质量证明文件。本文件适用于TA15、TA32和TC4钛合金板材连接件的设计、制造和验收，其他钛合金板材的连接件参照使用。（GB/T191 GB/T228.1 GB/T3375 GB/T3620.1 GB/T3620.2 及合加工品学成分许差GB/T4698（所部）海绵、及合化分析法GB/T5168 及合低倍织验法GB/T6394 GB/T8541 JB/T4008 GB/T8541和GB/T3375界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1超塑形扩连接 superplasticforminganddiffusionbonding（SPF/DB）超塑成形与扩散连接（扩散焊）工艺相结合制造零件的方法，通常称超塑成形/扩散连接。3.2超塑形扩连件 superplasticforminganddiffusionbondingparts（SPF/DBparts）采用超塑成形和扩散连接（3.1）方法制造的零件，通常称超塑成形/扩散连接件。3.3扩散接合率 diffusionbondingrate在指定扩散连接界面发生扩散连接的焊合面积占界面面积的百分比。3.4凹坑 pit成形过程中零件表面形成的点状凹陷，见图1a）。3.5沟槽 groove成形过程中零件表面形成的线状凹陷，见图1b）。3.6表面差 surfacestepdifference成形过程中零件表面形成的台阶状错位，见图1c）。3.7隔离剂 stop-off用于阻止模具与钛合金板材之间、钛合金与钛合金板材之间发生粘连或扩散连接的一种涂料。a）凹坑 b）沟槽 c）阶差标引符号说明：d——直径；D——深度；L——长度；S——阶差。图1 典外缺陷421a）单层板局部加强结构 b）两层板加强结构 c）三层板夹层结构 d）四层板夹层结构图2 连件型构式表1 连件型构明结构形式结构特点成形原理示意图典型应用单层板局部加强结构局部加强的整体单层结构件单层板进行超塑成形后，局部加强块扩散连接图2a）面板、整流罩、加强框等两层板加强结构单外型面，含加强筋（台）结构的整体结构件；具有一定的减重和承载能力面板和加强筋板扩散连接后，对加强筋板进行超塑成形图2b）舱门、壁板、建筑装饰等三层板夹层结构双外型面，内部带波纹状加强筋的空心整体结构件；减重效果好，具有较高的承载能力与优异的抗冲击、抗疲劳性能面板和芯层板进行扩散连接内部形成波纹状加强筋图2c）发动机叶片、进气道等四层板夹层结构双外型面，内部带“工”字型加强度和比强度首先对上下面板进行超塑成形，同时对两层芯层板扩散连成加强筋；最终加强筋与面板扩散连接为整体结构图2d）承力构件、发动机静子叶片、舱体等（/）深度/1.53）0.3标引符号说明：d——直径；D——深度；R——圆角半径；θ——拔模斜角。图3 大形连件计要素385°～120°2mm~5mm50%/1.5（34 a）三层板夹层结构 b）四层板夹层结构标引符号说明：F——张角；H——高度；S——间距；T——厚度；W——扩散界面宽度。图4 夹结设要素原材料化学成分GB/T3620.1GB/T3620.2状态和规格原材料的牌号、状态、规格应符合表2的规定，对于有特殊技术要求的，由供需双方协商确定。原材料的厚度、宽度及长度允许偏差格应符合表3的规定。表2 牌、态规格单位为毫米牌号状态规格厚度宽度长度TA15退火态0.5～4.0400～10001000～4000TA32退火态1.0～5.0400～10001000～4000TC4退火态0.5～0.7400～13001000～4000＞0.7～4.0400～1500＞4.0～6.0400～1000表3 厚、度长允许差单位为毫米厚度厚度允许偏差宽度允许偏差长度允许偏差0.5+0.07-0.03+50+100>0.5～0.8+0.10-0.04>0.8～1.1+0.11-0.05>1.1～1.5+0.13-0.07>1.5～2.0+0.16-0.10>2.0～2.5+0.18-0.12>2.5～3.0+0.20-0.14＞3.0～4.0+0.24-0.16＞4.0～4.5+0.26-0.20＞4.5～6.0+0.30-0.25晶粒度原材料的晶粒度应符合表4的规定。表4 晶度别求牌号状态厚度mm显微晶粒度级别TA15退火态0.5～4.0≥10.0TA32退火态1.0～2.0≥11.0>2.0～4.0≥10.0>4.0～5.0≥9.5TC4退火态0.5～2.0≥11.0>2.0～4.0≥10.0>4.0～6.0≥9.5其他要求原材料的其他要求由供需双方协商确定。连接件的尺寸和公差应满足图纸和数模要求。加工面的公差不宜低于GB/T1804-2000规定的m等级，未（非）加工面的公差不宜低于GB/T1804-2000规定的c等级，型面公差不应低于表5的规定。有特殊要求时，可由供需双方协商确定。表5 连件面差单位为毫米外形尺寸范围型面公差a平面曲面L≤300且W≤300±0.2±0.3300＜L≤1000或300＜W≤1000±0.4±0.7L＞1000或W＞1000±0.8±1.5注：L——连接件的长度；W——连接件的宽度。a对两层板整体加强结构的加强筋面，由供需双方协商确定。连接件表面不应出现裂纹、针眼、夹渣等缺陷。连接件表面应采用化学或物理方法进行处理，表面应无富氧层或其他表面污染。0.5mm30%由供需双方协商确定。连接件关键受力区或重要型面不应出现沟槽。对短时工作零件，单条沟槽长度不应超过同方向长度尺寸的60%20.3mm。有特殊要求时由供需双方协商确定。Ra6.3μm。6的要求，未注明焊合率的宜按三级执行。表6 扩连质等和适对象序号焊合率等级扩散连接焊合率适用对象1一级≥90%承受载荷较大或疲劳寿命要求较高的构件2二级≥85%承受载荷的构件3三级≥80%非承力构件件承受载荷情况或使用情况由供需双方协商规定。𝑧=𝑥+𝑦2

………(1)式中：z ——最大缺陷尺寸，单位为毫米（mm）；——缺陷最大投影长度，单位为毫米（mm）；——垂直最大投影长度方向上的最大投影宽度，单位为毫米（mm）。连接件的显微组织应为等轴组织或双态组织。连接件的晶粒度级别比原板材降低不应超过两级，特殊情况可由供需双方协商确定。连接件的氢含量应不大于0.015%，氧含量应不大于0.20%。对于高氧钛合金等特殊标准的材料成形后，氢氧含量可由供需双方协商确定。连接件的室温拉伸强度应不低于原材料性能的90%，抗拉强度见表7。有高温力学性能要求或其他特殊情况时可由供需双方协商确定。表7 连件抗强度牌号状态厚度mm抗拉强度MPaTA15退火态0.6～1.8840～1020>1.8～4.0840～1020TA32退火态1.0～5.0≥810TC4退火态0.5～3.0≥8303.0～6.0≥830原材料GB/T4698（所有部分）的规定。GB/T6394的规定。板材的尺寸应采用相应精度的量具及仪器进行测量。对单层板局部加强结构和两层板整体加强结构的连接件进行测量时，可加载不大于5kg的预压力。6.2.3 应采用相应精度的量具、检具、三坐标测量仪或非接触光学测量仪对连接件外形尺寸进行测量。采用目视检查，可采用相应精度的量具及仪器。如有要求，可对连接件表面进行荧光渗透检查。连接件表面的α层检测应按GB/T5168的要求进行。超声探头焦点应聚焦在扩散连接界面上，超声检测应按JB/T4008的要求进行。显微组织和晶粒度检验方法应符合GB/T5168和GB/T6394的规定。氢氧含量检验方法应符合GB/T4698的规定。室温拉伸力学性能试验方法应符合GB/T228.1的规定。组批（或代号的连接件组成。连接件的检验项目、取样数量和取样部位应符合表8的规定。表8 连件检项、取数和样位序号检测项目取样数量取样部位1原材料2件~3件/批原板材，垂直于轧制方向2尺寸和公差逐件—3外观质量逐件—4扩散连接焊合率逐件—5显微组织和晶粒度1件/批零件的取样预留区6氢氧含量1件/批7力学性能2件~3件/批外观质量、尺寸和公差、焊接质量不合格时，受检单个连接件应判为不合格。氢氧含量、