專利名稱：含有金屬間鈦鋁合金構(gòu)件或半成品的制造方法及相應(yīng)構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造含有金屬間鈦鋁合金構(gòu)件或半成品的方法及可用本方法制造的構(gòu)件。
背景技術(shù)：
常規(guī)類型的金屬間鈦鋁合金構(gòu)件或半成品，如在現(xiàn)有技術(shù)中公知的，如果借助常規(guī)的制造方法制造，其強(qiáng)度、其蠕變特性和其耐高溫性具有缺點(diǎn)或不足，這些缺點(diǎn)或不足由材料的冶金學(xué)特性引起。
技術(shù)相關(guān)的鈦鋁合金包含40-50原子百分比的鋁、最多15原子百分比的其它元素，如Nb、Cr、Si、B和C，其它為鈦。這樣的合金由γ(TiAl)構(gòu)成多數(shù)金相及由α2(Ti3Al)構(gòu)成少數(shù)金相。取決于合金成分和熱處理，還可能有其它少數(shù)金相。例如以下技術(shù)鈦鋁合金Ti-48Al-2Cr-2NbTi-47Al-1Cr-1Nb-0.5BTi-44Al-4Nb-4Zr-0.5SiTi-45Al-10Nb-0.2B-0.2C這種類型的合金特征基本上是小密度、高彈性模量、高強(qiáng)度和高抗氧化性?；谶@些不尋常的特性，鈦鋁合金在高溫技術(shù)中引起很大的應(yīng)用興趣。但合金的技術(shù)應(yīng)用被直到很高溫度還存在的大的脆性所阻礙。由此，材料缺陷或組織的不均勻性對(duì)于由合金制成的構(gòu)件的強(qiáng)度和可靠性產(chǎn)生極不利的影響。迄今為止還未成功地通過(guò)合金效應(yīng)顯著改善由金屬間的金相的特性決定的鈦鋁合金的低的脆性和損傷耐受性。用于合適的制造鈦鋁合金的方法的改進(jìn)工作由此集中于用于傳統(tǒng)的冶金方法-例如鑄造或熱變形-的過(guò)程參數(shù)的識(shí)別，由此得到精細(xì)(fine)的及化學(xué)及結(jié)構(gòu)上非常均勻的組織。這一方面導(dǎo)致了高溫特性上的潛能(Potential)不完全利用，因?yàn)榈玫降木?xì)的組織減少例如合金的抗蠕變性和韌性降低。另一方面，在一些構(gòu)件上實(shí)現(xiàn)的機(jī)械特性由于組織不可避免地在構(gòu)件橫截面不完全均勻而受到限制。其原因在于組織形態(tài)經(jīng)常依賴于局部構(gòu)件橫截面，橫截面例如在鍛造制造時(shí)決定局部變形度或在通過(guò)鑄造方法制造時(shí)決定局部冷卻率。
如其它金屬間金相，存在于γ-鈦鋁合金中的多數(shù)金相γ(TiAl)由于其晶體結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)大的例如彈性或塑性的各向異性。此外在鈦鋁合金中優(yōu)選得到的層疊的組織加劇了機(jī)械特性的各向異性。因此在構(gòu)件中確定的晶粒的晶體取向通過(guò)制造過(guò)程盡可能地避免。當(dāng)然具有劇烈變化的橫截面的構(gòu)件的紋理以及組織僅通過(guò)總構(gòu)件截面受限制地控制，這也導(dǎo)致不能利用所有特性潛能。
鈦鋁合金目前已經(jīng)用于所有冶金學(xué)中普遍的產(chǎn)品形式，包括鑄件、變形半成品和粉末。
鑄造鈦鋁合金是相對(duì)廉價(jià)的制造方法，特別適合用于制造具有復(fù)雜幾何形狀的構(gòu)件。但是，此技術(shù)由于約1460℃的高熔融溫度及鈦鋁合金強(qiáng)烈的反應(yīng)而非常復(fù)雜。鈦鋁熔融物的充模能力很小。因此對(duì)于制造具有精細(xì)形狀的構(gòu)件需要特殊的鑄造技術(shù)例如離心鑄造。當(dāng)熔融物凝固及繼續(xù)冷卻時(shí)發(fā)生相變和有序反應(yīng)(Ordnungsreaktion)，它們導(dǎo)致不可避免的合金元素的偏析及很顯著的鑄造紋理。凝固時(shí)產(chǎn)生的組織與冷卻速度有關(guān)，由此可隨構(gòu)件壁厚變化。在鑄件中經(jīng)常出現(xiàn)縮孔和氣孔。該產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷通過(guò)構(gòu)件尺寸增大而增加并且對(duì)于許多應(yīng)用是不能容許的。
為了加強(qiáng)和細(xì)化化學(xué)和結(jié)構(gòu)上不均勻的鑄造體如對(duì)于普通的材料，應(yīng)用變形技術(shù)，如鍛造或擠壓。由此可實(shí)現(xiàn)的組織的改善主要依賴于在變形中可實(shí)現(xiàn)的變形度。對(duì)于鈦鋁合金，變形的程度首先由材料脆斷傾向強(qiáng)烈地限制。由此在鍛造體的外部經(jīng)常在早期產(chǎn)生裂縫，裂縫阻礙繼續(xù)變形。因此變形度在鍛造鈦鋁合金時(shí)總被限制在80原子百分比。由此不能實(shí)現(xiàn)滿意的組織的細(xì)化和加固。這樣變形的半成品經(jīng)常具有仍存在粗鑄造組織的區(qū)域，此外組織化學(xué)上非常不均勻。這種半成品只在一定條件下僅可被用于高載荷構(gòu)件。
在擠壓時(shí)，對(duì)變形疊加大靜液壓應(yīng)力，通過(guò)靜液壓應(yīng)力，很有效地避免了裂縫的產(chǎn)生。由此基本上可比在鍛造時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的變形度，由此組織質(zhì)量顯著改善。雖然變形很大，但在擠壓過(guò)的半成品中仍具有顯著的結(jié)構(gòu)和化學(xué)的各向異性，各向異性極大地限制了材料在安全意義重大的構(gòu)件上的應(yīng)用。對(duì)于進(jìn)一步的構(gòu)件制造特別不利的是在擠壓時(shí)產(chǎn)生很細(xì)長(zhǎng)的半成品。通常，工件的橫截面以一個(gè)10∶1或更大的比例減少。目前僅能制造直徑最大300mm的良好質(zhì)量的鑄造件。在擠壓時(shí)生產(chǎn)半成品只適于特別的構(gòu)件形狀。但被擠壓的材料非常適于隨后的通過(guò)鍛造或軋制的變形。對(duì)于二次變形再次顯著的改善組織，使得由此制造的構(gòu)件能滿足高的質(zhì)量要求。由于擠壓過(guò)的半成品的很細(xì)長(zhǎng)的形狀，通過(guò)隨后的鍛造僅充滿小的構(gòu)件體積，并且首先不能制造大面積構(gòu)件。
由擠壓過(guò)的材料通過(guò)軋制可制造大面積的薄板或片。這些板或片由于軋制變形在結(jié)構(gòu)上和化學(xué)上很均勻，并相對(duì)于軋制方向具有顯著的紋理并由此機(jī)械性能上各向異性。
上述鑄造和變形技術(shù)的缺點(diǎn)可以在應(yīng)用粉末冶金制造方法時(shí)避免。在此預(yù)先制成合金的鈦鋁粉末通過(guò)熱恒溫壓縮壓實(shí)，其中基本上對(duì)所壓實(shí)體的大小沒(méi)有限制。該粉末冶金制造方法的另一優(yōu)點(diǎn)是壓實(shí)的體結(jié)構(gòu)上和化學(xué)上很均勻，此外不具有紋理。通過(guò)不同的顯微結(jié)構(gòu)的不同成分的粉末的混合，機(jī)械特性可變化。粉末冶金制造的鈦鋁合金半成品由此首先看起來(lái)特別適于通過(guò)隨后的鍛造制造大的構(gòu)件。
但粉末冶金技術(shù)的一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)是在粉末顆粒中經(jīng)常包含有霧化的氣體(Verdüsungsgas)。這種霧化的氣體在隨后的變形步驟中被釋放并導(dǎo)致多孔性。因此對(duì)于高載荷的有重要安全意義的構(gòu)件，通常避免使用粉末冶金制造的材料。

發(fā)明內(nèi)容
所以本發(fā)明的目的是提供一種用于制造可由金屬或合金制成的構(gòu)件或半成品方法，本構(gòu)件或半成品可承受高載荷，并具有大的幾何膨脹及具有很好的耐高溫性，而不具有現(xiàn)有技術(shù)中公知的上述的借助公知制造方法制造的構(gòu)件的缺點(diǎn)，其中可簡(jiǎn)單實(shí)施用于制造構(gòu)件或半成品的方法，由此接著根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中公知的通常的制造方法步驟，其中借助本發(fā)明的方法應(yīng)當(dāng)能提供具有借助公知制造方法制造的構(gòu)件和半成品不具有的特性的構(gòu)件和半成品。
根據(jù)本發(fā)明的方法由以下方法步驟實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的a.相應(yīng)于構(gòu)件或半成品的所希望的最終形狀粗形成多個(gè)板狀體的輪廓，其中這些板狀體的一部分或者所有板狀體由鈦鋁合金制成，b.實(shí)施多個(gè)相互堆疊的板狀體彼此平面連接用于形成總體(Gesamtkrper)，
c.形成總體所希望的最終形狀。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案的優(yōu)點(diǎn)基本上在于用于在最后方法步驟形成產(chǎn)生總體的開始體為較薄的平面板或片，板或片可通過(guò)變形技術(shù)如軋制、連續(xù)擠壓或鍛造制成半成品，因此很廉價(jià)。根據(jù)本發(fā)明也可使用通過(guò)鑄造或粉末冶金方法制造的平面或板狀金屬或合金半成品。
對(duì)于本發(fā)明，構(gòu)件的三維最終形狀分層地由板狀體組成。這些構(gòu)成層的單個(gè)的板狀體具有通過(guò)平行的構(gòu)件截平面形狀，可看作構(gòu)件片。
根據(jù)方法步驟a的概念“形成粗輪廓”，理解為，板狀體及片狀體的相互堆疊之后選擇比按照本發(fā)明制造的構(gòu)件的尺寸稍微大些的初步形狀。彎曲的構(gòu)件形狀可通過(guò)相應(yīng)的設(shè)有階臺(tái)的板狀或片狀體的粗輪廓由堆疊構(gòu)成，因此堆已具有三維階臺(tái)輪廓的外表面。
由軋制、連續(xù)擠壓、鍛造、鑄造或粉末冶金方法制成的板狀或片狀體通過(guò)該技術(shù)在一定條件下具有預(yù)先給定的顯微組織及紋理，它們通過(guò)預(yù)給定的所希望的規(guī)范對(duì)于總體限定。這里不產(chǎn)生用公知方法制造的總體的缺點(diǎn)，因?yàn)橛砂鍫铙w構(gòu)成的總體的特性一層一層地限定。
為構(gòu)成總體而使多個(gè)堆疊的板狀體彼此連接可以通過(guò)合適的接合方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此在總體內(nèi)部通過(guò)連接過(guò)程不產(chǎn)生組織變化。
根據(jù)方法步驟c形成所希望的最終形狀通過(guò)公知的變形方法進(jìn)行，彼此連接的片狀體大量保持其顯微結(jié)構(gòu)。
根據(jù)一個(gè)有利的方法設(shè)計(jì)方案，板狀體的粗輪廓通過(guò)無(wú)切屑成形形成，例如通過(guò)沖裁由板狀或片狀半成品構(gòu)成的板狀體。
也可以板狀體的粗輪廓優(yōu)選地通過(guò)切削實(shí)現(xiàn)，這可機(jī)械式或例如通過(guò)激光切割方法或類似方法進(jìn)行。
用于構(gòu)成總體的多個(gè)堆疊的板狀體的彼此連接可以優(yōu)選地通過(guò)滲透焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)。滲透焊接可在較低的溫度900-1100℃及20-100MPa下進(jìn)行，使除緊挨著的焊接區(qū)域外在板狀體的材料中不產(chǎn)生組織變化。
對(duì)于本方法另一優(yōu)選方案。多個(gè)堆疊的板狀體的連接通過(guò)各板狀體之間的釬焊連接實(shí)現(xiàn)。
形成總體的最終形狀優(yōu)選地通過(guò)鍛造總體來(lái)實(shí)現(xiàn)，這具有以下優(yōu)點(diǎn)該鍛造過(guò)程產(chǎn)生附加的加固和和化學(xué)上材料的均勻性，存在于焊接區(qū)域中的組織變化幾乎完全重構(gòu)。這對(duì)于高載荷有重要安全意義的構(gòu)件有特別重大優(yōu)點(diǎn)。
基本上所有合適的方法如在機(jī)床上的切削加工或借助腐蝕法最終成形，都適于按照方法步驟c形成總體的最終形狀。除了鍛造之外最后提到的加工方法可用于形成總體最終形狀。
當(dāng)執(zhí)行確定的方法時(shí)，例如相互連接板狀體的過(guò)程與之后的鍛造結(jié)合時(shí)對(duì)減少時(shí)間和費(fèi)用有利的是，板狀體堆疊的連接和/或形成總體的最終形狀在真空或一種惰性氣體氛圍中進(jìn)行。在鍛造時(shí)，對(duì)于該在真空中或一種惰性氣體氛圍中的特殊的制造方法確保板狀體的連接區(qū)域例如通過(guò)滲透連接不與氧接觸。
本方法對(duì)于形成總體有很大的優(yōu)點(diǎn)，其中構(gòu)成總體的板狀體由各不相同的鈦鋁合金或由鈦鋁合金及其他金屬和合金構(gòu)成。所以可應(yīng)用例如具有不同成分、不同顯微組織、不同紋理及不同顯微組織和不同紋理的板狀體。于是具有很不相同的成分的二相的鈦鋁合金可用于單個(gè)板狀體，考慮例如合金各不相同的抗氧化性和合金不同的強(qiáng)度。
同時(shí)例如要考慮鈦鋁合金抗氧化性通過(guò)增加鋁含量而增加，抗氧化性通過(guò)添加Nb繼續(xù)增加，與此相反鈦鋁合金的強(qiáng)度隨著鋁含量的降低而增加及此外通過(guò)合金元素如Nb、Mo、W、B、C或Si都會(huì)影響鈦鋁合金的強(qiáng)度。
本方法可有利地改進(jìn)，構(gòu)成總體的板狀體具有不同的顯微組織和/或不同的紋理。特別地二相鈦鋁合金可由差異很大的顯微組織來(lái)制造。這種構(gòu)成單個(gè)板狀體的鈦鋁合金的的機(jī)械特性與構(gòu)成顯微組織的球狀γ(TiAl)體、α2(Ti3Al)顆粒和片狀晶團(tuán)與體積份額密切相關(guān)，由此考慮這些關(guān)系限定的由片狀體形成的層和片可在最終體中定位，使所希望的最終體的所有特性可確定。
最后優(yōu)選地，這樣實(shí)施本方法，相對(duì)于構(gòu)成的總體最終形狀的主載荷方向的定向確定相互堆疊體的平面的方向。
所有關(guān)于借助本方法可制造的構(gòu)件的所述措施可實(shí)現(xiàn)分離的(grauduiert)材料，該材料在不同的構(gòu)件區(qū)域上承受不同的負(fù)荷。其特點(diǎn)不僅在于構(gòu)成單個(gè)板狀體的金屬或鈦鋁合金的成分還在于考慮最終成型的總體的載荷方向。
按照本發(fā)明的如上所述的方法制造的構(gòu)件例如為必需承受很高機(jī)械和熱載荷噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的這樣的構(gòu)件例如為噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子盤或旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子盤具有葉片，稱作blisk(集成葉片的盤)，或者用于具有葉片的旋轉(zhuǎn)環(huán)盤，稱作bling(帶有葉片的環(huán))。


下面以后面的示意圖借助兩個(gè)實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。
附圖為圖1一個(gè)由板狀體按照本方法構(gòu)造的構(gòu)件的立體圖，圖2a由垂直分層板狀體組裝成的按照?qǐng)D1的構(gòu)件的構(gòu)造，圖2b由水平分層板狀體組裝成的按照?qǐng)D1的構(gòu)件的構(gòu)造，圖3按照?qǐng)D2b的構(gòu)件垂直分離圖，其中例如片狀板狀體具有不同的相對(duì)于其軋制方向WR的角α(為說(shuō)明原理僅示出兩個(gè)板狀體)，圖4在板狀體借助滲透焊接連接時(shí)用于導(dǎo)入壓力模具示意圖，其中構(gòu)件由多個(gè)板狀體按照?qǐng)D2b構(gòu)成，圖5按照?qǐng)D3的在等溫壓縮時(shí)具有用于傳遞液體壓力的附加連管及真空壓縮的外殼的模具示意圖，圖6片狀構(gòu)成的板狀體構(gòu)件單個(gè)制造步驟的示意圖，其中步驟a表示堆疊的板狀體，步驟b表示由滲透焊接連接的板狀體，步驟c表示鍛造毛坯，步驟d為以其達(dá)到目標(biāo)的最終形狀表示最終的構(gòu)件，圖7借助掃描電子顯微鏡通過(guò)用于描述一個(gè)在由八個(gè)技術(shù)鈦鋁合金的板狀體構(gòu)成的構(gòu)件滲透焊接后的連接區(qū)域的構(gòu)件的照片形式的剖面8通過(guò)根據(jù)圖6連接區(qū)域剖面圖，但放大倍數(shù)更高。
具體實(shí)施例方式
首先看附圖1、2a及2b。圖1表示借助本方法制造的總體10。在圖1中表示的總體在此關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線(在附圖中垂直延伸)19對(duì)稱。
例1制造一個(gè)片狀的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的具有分離的材料結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。
圖2a和2b示出了構(gòu)成總體10的板狀體11兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)表示總體或構(gòu)件10的構(gòu)造。由在總體11內(nèi)的板狀體11構(gòu)成的層的構(gòu)造相應(yīng)于以后構(gòu)件上的預(yù)期的主加載方向選擇。圖2b所示的板狀體的構(gòu)造為一個(gè)總體10而選擇，該總體通過(guò)繞旋轉(zhuǎn)軸線19加載離心力。在這種情況下，以一個(gè)預(yù)給定的數(shù)目堆疊成總體11的板狀體11的連接通過(guò)焊接或類似連接形成。在該情況中(圖2b)焊接連接不承受拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。由總體10構(gòu)成的構(gòu)件通過(guò)彼此堆疊的板狀體11之間的焊接連接僅受到很少影響。
當(dāng)然，對(duì)于總體10的特性很重要的要素為該總體通過(guò)板狀體11以不同的成分和顯微組織相應(yīng)于預(yù)期的載荷設(shè)計(jì)。為此適用以下選擇規(guī)則當(dāng)要求高抗裂紋擴(kuò)展性和抗蠕變性時(shí)，選用具有片狀顯微組織的板狀體11；如果希望高延展性，則選用具有雙顯微組織(Dupler-Mibrostruktur)的板狀體11；當(dāng)需要高抗氧化性時(shí)，則選用含有5原子百分比-10原子百分比Nb的合金的板狀體11；為獲得高強(qiáng)度和抗蠕變性，則選用由主要成分為Ti-45Al-(5-10)Nb-B-C合金的板狀體11。
通過(guò)同樣定向的板材相互堆疊，在滾壓過(guò)的金屬板例如用于板狀體11的原始材料板材上具有的各向異性用于在一定方向上加強(qiáng)由總體10構(gòu)成的構(gòu)件強(qiáng)度特性。
對(duì)于圖2b的構(gòu)件片及由離心力表示的載荷的布置，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線19機(jī)械特性盡可能地各向同性。這可這樣實(shí)現(xiàn)，通過(guò)板狀體11繞由總體10構(gòu)成的構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線19旋轉(zhuǎn)，使得單個(gè)板狀體11的如圖3的滾壓方向12(WR)均勻地圍繞由總體10構(gòu)成的構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸線19布置。如果構(gòu)件由板狀體11構(gòu)成，則相鄰的板狀體的滾壓方向12必須彼此轉(zhuǎn)過(guò)的角α為α＝180/n。該角在圖3中對(duì)于兩個(gè)在這里示例性表示的一個(gè)由n個(gè)板狀體11組成的總體10的板狀體11示意性表示。
不論是否根據(jù)圖2a或圖2b組裝，多個(gè)板狀體，之前根據(jù)希望的構(gòu)件10的最終形狀成型粗輪廓，即由板狀或片狀半成品沖壓出或裁剪出或適當(dāng)?shù)仡A(yù)成型(未示出)。
與是否按照?qǐng)D2a或按照?qǐng)D2b相互堆疊無(wú)關(guān)，堆疊的板狀體11，然后通過(guò)合適的連接方法彼此連接。如果板狀體11僅僅由鈦鋁合金構(gòu)成，滲透焊接特別適合于實(shí)施板狀體11的相互連接，因?yàn)橛纱水?dāng)壓力20-100MPa時(shí)需要900-1000℃的溫度。在這種情況下除了緊挨著的僅幾μm焊接區(qū)外不出現(xiàn)顯微組織變化。
圖6和圖7示例了由滲透焊接連接的由例如8個(gè)由技術(shù)鈦鋁合金構(gòu)成的平面板狀體11的堆疊的連接照片。板狀體11在本情況下在機(jī)械試驗(yàn)機(jī)中在由通過(guò)40MPa的壓縮壓力施加的真空中焊接，其中承受950℃的溫度并施加載荷持續(xù)兩小時(shí)。
由這些借助掃描電子顯微鏡拍攝的照片，可清晰地看到，在接合區(qū)幾乎不出現(xiàn)組織變化。因此滲透焊接很適于用于根據(jù)本發(fā)明地制造方法的接合方法(方法步驟b)。一個(gè)可能得到的構(gòu)成板狀體11的材料的分開結(jié)構(gòu)被保持并在總體11中被證實(shí)。
對(duì)于具有彎曲表面的構(gòu)件，滲透焊接所需的壓力的通過(guò)模具導(dǎo)入，其中具有工件的內(nèi)凹形狀。
這在圖4中示意表示了對(duì)于圖2a所示的構(gòu)件。值得注意的是，模具材料不能與構(gòu)成板狀體11的材料發(fā)生反應(yīng)。合適的模具材料有鉬、SiC陶瓷、Si3N4陶瓷或Al2O3陶瓷。直到溫度1000℃，還可使用通常的高溫合金。由鈦鋁合金構(gòu)成板狀體11的滲透焊接必須在真空中或合適的一種惰性氣體氛圍中進(jìn)行。
滲透焊接在所述條件下可在用于等溫壓縮的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。為此必需適當(dāng)保持疊堆的板狀元件11并盡可能形狀配合連接地安放在真空殼體中。這種結(jié)構(gòu)示意地在圖5中表示用于圖2a所示板狀體11的結(jié)構(gòu)。這里也必須避免由鈦鋁合金制成的板狀體11和連接桿16、17的反應(yīng)。合適的連接桿材料例如為鉬、SiC陶瓷、Si3N4陶瓷或Al2O3陶瓷。作為殼體15的材料可以使用例如不銹鋼或鈦。如果不使用連接桿16、17，可以避免殼體15的壁與例如由鉬片(厚度小于0.1mm)制成的板狀體11的反應(yīng)。接合不僅可由滲透焊接實(shí)現(xiàn)，根據(jù)使用溫度還可由其它合適的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，例如硬焊。
連接后，總體10的最終形狀通過(guò)材料加工中普通的材料去除技術(shù)來(lái)制造，如車削、鉆削、銑削、電腐蝕去除、電化學(xué)加工(Senken)。
例2通過(guò)堆疊板狀體11、焊接板狀體11和之后的鍛造制造片狀構(gòu)件。
方法步驟應(yīng)當(dāng)借助圖2b所示的由旋轉(zhuǎn)體構(gòu)成的總體10說(shuō)明?？傮w10的半成品首先如上述例1所示，由片狀或板狀體11制成。在通過(guò)焊接接合后由鍛造進(jìn)行另一個(gè)變形步驟，由此制造最終或接近最終的所需構(gòu)件的形狀。
單個(gè)制造步驟如圖6所示。確定圖6所示的總體10的高度及直徑必須考慮圖6d所示的片形式構(gòu)成的構(gòu)件的最終尺寸而定。在此，應(yīng)使比例h/d≤2，避免使半成品在鍛造時(shí)折斷。鍛造可在溫度950-1420℃下進(jìn)行，其中變形程度至少20％是特別有利的。鍛造的重要條件是片狀或板狀體11具有相對(duì)精細(xì)及化學(xué)上均勻的組織。因此板狀體11應(yīng)當(dāng)由通過(guò)變形制造的板材或片制造。通過(guò)附加進(jìn)行的鍛造相對(duì)于上面例1所述的制造方法，達(dá)到更好的組織。此外，在焊接區(qū)域中的特殊的組織完全退化(zurückbilden)。這是一個(gè)用于制造高負(fù)載構(gòu)件如燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子盤重要的條件。
根據(jù)本發(fā)明的方法相對(duì)于傳統(tǒng)的從鑄造材料出發(fā)的鍛造技術(shù)的特別優(yōu)點(diǎn)是板狀體11具有一個(gè)已經(jīng)良好固化的組織。由此對(duì)于小變形程度具有非常強(qiáng)的再結(jié)晶。這種材料在鍛造時(shí)表現(xiàn)出很好的流變特性。由此在模鍛時(shí)實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的變形，使構(gòu)件鍛造成臨近最終形狀。
例3制造片狀構(gòu)件，在一個(gè)工序中組合滲透焊接及鍛造。
滲透焊接和鍛造為了減少工序中的費(fèi)用被組合起來(lái)。
此外根據(jù)圖5的分步驟b和c被組合起來(lái)。對(duì)于本制造方法必須在真空或合適的一種惰性氣體氛圍中進(jìn)行鍛造，使得焊縫不與氧氣接觸。鍛造自身也可以在空氣中進(jìn)行，為此當(dāng)然由板狀體11構(gòu)成的堆必須按照例1和圖5被封裝。
最后，再提及圖7和圖8。圖7表示一個(gè)借助掃描電子顯微鏡拍攝的按照在由八個(gè)平的技術(shù)鈦鋁合金的板狀體11構(gòu)成堆時(shí)借助滲透焊接連接板狀體的方案的連接區(qū)域組織的照片。板狀體在950℃時(shí)在試驗(yàn)機(jī)上處于真空2小時(shí)的情況下，通過(guò)施加40MPa的壓力相互焊接。在根據(jù)圖7的照片中通過(guò)箭頭標(biāo)記兩個(gè)接合區(qū)域。在圖8中根據(jù)圖7的位置(箭頭2)被放大更大。
附圖標(biāo)記清單10 總體/構(gòu)件11 板狀體12 軋制方向13 模具14 模具15 殼體16 連接桿17 連接桿18 真空吸管19 旋轉(zhuǎn)軸線。
權(quán)利要求
1.用于制造含有金屬間鈦鋁合金的構(gòu)件或半成品的方法，其特征在于以下方法步驟a.相應(yīng)于構(gòu)件或半成品的所希望的最終形狀形成多個(gè)板狀體的粗輪廓，其中這些板狀體的一部分或者所有板狀體由鈦鋁合金制成，b.實(shí)施多個(gè)相互堆疊的板狀體彼此平面連接用于形成總體，c.形成總體所希望的最終形狀。
2.用于制造含有金屬間鈦鋁合金的構(gòu)件或半成品的方法，其特征在于以下的方法步驟a.相應(yīng)于構(gòu)件或半成品的所希望的最終形狀形成多個(gè)板狀體的粗輪廓，其中這些板狀體的一部分或者所有板狀體由鈦鋁合金制成，b.相互堆疊多個(gè)板狀體用于形成總堆，c.連接構(gòu)成總體的板狀體及構(gòu)成所希望的總體的最終形狀，其中連接和形成最終形狀在一個(gè)工序中進(jìn)行。
3.按照權(quán)利要求1和2或其中之一的方法，其特征在于，形成板狀體的粗輪廓由無(wú)切屑成型實(shí)現(xiàn)。
4.按照權(quán)利要求1和2或其中之一的方法，其特征在于，形成板狀體的粗結(jié)構(gòu)由切削成型實(shí)現(xiàn)。
5.按照權(quán)利要求1至4中的一個(gè)或多個(gè)的方法，其特征在于，連接彼此堆疊的板狀體通過(guò)滲透焊接實(shí)現(xiàn)。
6.按照權(quán)利要求1至4中的一個(gè)或多個(gè)的方法，其特征在于，連接彼此堆疊的板狀體通過(guò)釬焊實(shí)現(xiàn)。
7.按照權(quán)利要求1至6中的一個(gè)或多個(gè)的方法，其特征在于，形成總體的最終形狀通過(guò)對(duì)總體的鍛造實(shí)現(xiàn)。
8.按照權(quán)利要求5和7或其中的一個(gè)的方法，其特征在于，連接板狀體和形成總體的最終形狀在一個(gè)裝置中進(jìn)行。
9.按照權(quán)利要求5或7和8中的一個(gè)或多個(gè)的方法，其特征在于，連接彼此堆疊的板狀體和/或形成總體的最終形狀在真空中進(jìn)行。
10.按照權(quán)利要求2或7和8中的一個(gè)或多個(gè)的方法，其特征在于，連接彼此堆疊的板狀體和/或形成總體的最終形狀在一種惰性氣體氛圍中進(jìn)行。
11.按照權(quán)利要求1至10中的一個(gè)或多個(gè)的方法，其特征在于，構(gòu)成總體的板狀體分別由不同的合金構(gòu)成。
12.按照權(quán)利要求1至11中的一個(gè)或多個(gè)的方法，其特征在于，構(gòu)成總體的板狀體具有不同的顯微結(jié)構(gòu)。
13.按照權(quán)利要求1至12中的一個(gè)或多個(gè)的方法，其特征在于，構(gòu)成總體的板狀體具有不同的紋理。
14.按照權(quán)利要求1至13中的一個(gè)或多個(gè)的方法，其特征在于，相互堆疊體的平面的定向相對(duì)于形成的最終形狀的主載荷方向的定向確定。
15.按照權(quán)利要求1至14中的一個(gè)或多個(gè)制造的構(gòu)件，特別用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
16.按照權(quán)利要求15的構(gòu)件，其特征在于，它為轉(zhuǎn)子盤。
17.按照權(quán)利要求16的構(gòu)件，其特征在于，轉(zhuǎn)子盤設(shè)置有按照權(quán)利要求1至13中的一個(gè)或多個(gè)制造的葉片。
18.按照權(quán)利要求15的構(gòu)件，其特征在于，它是渦輪機(jī)葉片。
全文摘要
本發(fā)明建議了一種用于制造含有金屬間鈦鋁合金的構(gòu)件(10)或半成品的方法，其方法步驟為a.相應(yīng)于構(gòu)件(10)或半成品的所希望的最終形狀粗形成多個(gè)板狀體(11)的輪廓，其中這些板狀體的一部分或者所有板狀體由鈦鋁合金制成，b.實(shí)施多個(gè)相互堆疊的板狀體(11)平面連接用于形成總體(10)，c.形成總體(10)所希望的最終形狀，以及一種按照本方法制造的構(gòu)件，特別用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)B23K1/00GK1660540SQ200510052199
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者M·奧林格, J·保羅, F·阿佩爾 申請(qǐng)人:Gkss-蓋斯特哈赫特研究中心有限責(zé)任公司