航空热处理先进技术

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          2.1铝合金热处理
          2.1.1 铝合金热处理以空气循环电炉代替硝盐炉航空工业中使用大量铝合金， 传统热处理采用硝盐炉加热， 存在环境污染严重，能源消耗和浪费较大的现象，空气循环电炉具有启动快、节能效果好; 淬火转移时间快并可调，满足不同铝合金零件的要求; 没有环境污染， 可放在铝合金零件生产线上; 空气循环电炉加热后固溶淬火对冷却介质无污染， 有利于推广使用有机淬火介质， 减少热处理畸变， 提高生产效率，空气循环电炉的第一个关键技术是如何保证炉温均匀性( ± 3 ℃ ～ ± 5 ℃) ， 特别是大尺寸的炉子要求， 如何满足较低温度( 100 ～ 150 ℃) 的炉温均匀性要求; 第二个关键技术如何保证快的淬火转移时间( 5 、7、 10、 15、20 、25 s) ， 并且可以根据零件不同要求很方便调整和控制。
         2.1.2 有机淬火介质
         铝合金淬火介质通常用水或热水， 但对于热处理变形较大或变形要求较严的情况， 热水不能满足要求，必须选用有机淬火介质水溶液，在空气循环电炉上使用有机淬火介质水溶液代替水， 减少铝合金热处理变形和钣金件校正工时50%以上。
         2.1.3 电导率检测
         铝合金零件的状态检查是确保零件热处理质量的重要控制手段，铝合金材料用于飞机制造以来， 一直采用拉伸试验或硬度测试来检验铝合金热处理质量。由于铝合金热处理后， 在一个强度( 硬度) 值下， 可能有两个不同状态， 反之在一个状态下， 可能有两个不同的强度( 硬度) 值。因此， 只用硬度或强度来控制铝合金热处理后的质量是一种落后的检测方法， 不能确保质量。由于电导率检测具有方便快捷、工作效率高，基本不受被检件形状重量等条件限制。对零件无损伤
等独有优势， 自20 世纪80 年代以来， 电导率检测在国内也逐渐被广泛地应用到铝合金材料/零件的热处理状态检验中 在 GB /T 12966 1991 铝合金电导率涡流测试方法 标准中， 给出了测试方法， GJB 28941997 铝合金电导率和硬度要求，明确了电导率和硬度值要求。
          2.2 钛合金热处理
          2.2.1 真空热处理
         由于钛异常活泼， 很容易受碳、氧、氢的污染而使合金性能降低， 所以钛合金热处理时应采用真空炉或氩气保护炉; 如果在氧化性气氛中加热， 则应严格控制和去除工件表面氧化层。需要进行真空热处理的钛合金零件也越来越多， 除了通常进行的钛合金钣金件和铸件的去应力退火。钛合金紧固标准件的固溶处理和时效处理。钛合金的除氢退火均需在真空炉中进行以外， 高强度钛合金钣金零件的约束时效处理也必须在真空炉中进行。真空热处理是钛合金零件制造过程中的关键工序， 其最终性能在很大程度上取决于热处理过程是否正确完成。钛合金真空热处理的关键影响因素为真空工作压强。惰性气体 处理后工件的出炉温度以及固溶处理淬火允许延迟时间。
         1) 真空工作压强
         真空热处理的一个主要参数是真空工作压强， 我们进行了不同真空工作压强的试验 试验结果表明，钛合金在 850 ～ 900 ℃ 真空工作压强为 10 × 10 － 2Pa。进行真空加热时， 均未发现氧化， 所以钛合金真空热处理时真空工作压强控制在不大于 6． 7 × 10 － 2Pa。 另外， 真空热处理时钛合金在 950 ℃ 真空工作压强为2 × 10 － 3Pa 。进行真空热处理时， 不会产生合金元素的贫化。所以在真空退火过程中， 为避免因真空压强过低而产生真空表面腐蚀， 一般应将真空工作压强控制在不小于2 ×10 －3Pa， 也有采用高纯氩气进行分压控制的。
         2) 惰性气体
         惰性气体可以作为保护性气氛的加热介质， 也可用于真空固溶处理时的淬火介质。由于钛的化学活性比较高， 所以对于氩气的纯度也有更高的要求。纯度低于99． 99%的纯氩一般不适用于钛合金的热处理。在实际生产中曾经因此而造成钛合金表面的污染， 在生产 TC16 ( Ti-3A1-5Mo-4． 5V) 钛合金自锁螺母过程中， 已经机加工的 TC16 自锁螺母在纯氩( 99． 99%) 的保护气氛中进行800 ℃ × 2 h 固溶处理后， 在进行螺母上部的收口变形时， 由于表面污染使螺母顶部椭圆短
轴部分受拉伸变形的内表面产生裂纹， 不得不将已装配零部件的自锁螺母拆卸下来。国外标准中规定了对惰性气体( 氦和氩) 的露点要求为不高于 － 54 ℃ 航标规定采用符合 GB /T 10624 1995 高纯氩 的高纯氩， 纯度不小于99． 999%3) 真空热处理后工件的出炉温度。国内外的有关标准均未对真空炉热处理后工件的出炉温度作出规定， 为了确定这一工艺参数， 对 TA2TC1 TC4 和TB5 等4 种合金进行了200 250 和320 ℃下保温1 h 的空气处理 结果表明: 200 ℃处理后4 种合金均未氧化， 表面仍为光亮状态; 250 ℃处理后4 种合金均有不同程度的微弱氧化; 320 ℃处理后有明显的氧化 据此结果， 航标规定了真空热处理后工件应在200 ℃以下出炉空冷。在惰性气体或真空中，加热的钛件表面出现淡黄色氧化膜时可不清除; 若零件表面存在淡蓝色 蓝色或灰色氧化膜时必须按空气炉规定清除。
         4) 固溶处理淬火允许延迟时间
         钛合金固溶处理加热完成后的冷却要严格按淬火要求进行， 如果冷速过低， 合金的相成分发生明显扩散， 将严重影响时效强化效果 通常钛合金工件淬火允许的延迟时间必须符合相关要求。