ICS 49.025 V 10
HB 8745-2023
航空钛合金制件激光选区熔化增材制造
制件热处理及热等静压
Titanium alloy aero-parts manufactured by selective laser melting—heat
treatment and HIP for components
2023-12-29 发布 2024-07-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本文件按照 GB/T 1.1-2020《标准化工作导则第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国航空工业集团有限公司提出。
本文件由中国航空综合技术研究所归口。
本文件起草单位：飞而康快速制造科技有限责任公司、航空工业沈阳飞机设计研究所、中国航发商用航空发动机有限责任公司、航空工业第一飞机设计研究院、中国航发北京航空材料研究院、沈阳飞机工业(集团)有限公司、西安铂力特增材技术股份有限公司、上海航翼高新技术发展研究院有限公司、国营芜湖机械厂、北京卫星制造厂有限公司、中国航空综合技术研究所、华质卓越生产力促进(北京)有限公司。
本文件主要起草人：计霞、刘慧渊、雷力明、崔灿、朱小军、侯慧鹏、梁家誉、李晓丹、王佳骏、单奕萌、舒送、刘欢、苗伟、孙诗誉、杨广善、栗晓飞。
航空钛合金制件激光选区熔化增材制造
制件热处理及热等静压
1 范围
本文件规定了激光选区熔化航空钛合金制件热处理及热等静压的设备和介质、工艺过程及要求、检验、质量控制、运输和贮存等要求。
本文件适用于激光选区熔化增材制造航空钛合金制件的热处理及热等静压。其他用途钛合金制件的热处理可参照使用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 4844 纯氦、高纯氦和超纯氦
GB/T 8180 钛及钛合金加工产品的包装、标志、运输和贮存
GB/T 10066.1 电热设备的试验方法第 1 部分：通用部分
GJB 509B 热处理质量控制要求
GJB 3763A 钛及钛合金热处理
HB 5425 航空制件热处理炉有效加热区测定方法
3 术语和定义
GJB 3763A 确立的术语和定义适用于本文件。
4 总则
热处理及热等静压用设备、操作人员、环境、材料应满足 GJB 509B 的有关要求。热处理及热等静压采用的所有设备和工艺应保证对制件的污染程度最低，并保证处理后的制件满足订货文件的要求，也可采用能满足上述要求的其他工艺，但需征得订货方同意。
5 设备和介质
5.1 加热设备
5.1.1 总则
加热设备应满足 GJB 509B 的有关要求，炉膛内的结构材料在热处理过程中不应与制件或介质气体发生不良反应。
5.1.2 惰性气体炉
用电热元件加热的炉子，炉内气氛为惰性气体。炉内气氛成分应能调节和准确控制， 设备应配备有相应的炉气气氛控制系统。设备应具有良好的密封性以防外部气体的不良影响，并应具有惰性气体吹扫、净化循环功能，以防止制件的污染超出订货文件的要求。
5.1.3 真空炉
5.1.3.1 真空炉一般采用冷壁辐射电热元件加热。
5.1.3.2 真空炉内的真空工作压强应不大于 6.7×10-2 Pa。当温度超过 750℃时，宜将真空压强控制在不小于 2×10-3 Pa，或采用高纯氩气进行分压控制，高纯氦的使用按 GB/T 4844 要求执行。
5.1.3.3 真空炉空炉冷态的压升率应小于 0.67Pa/h，在连续使用的情况下冷态压升率的检验周期每月不少于一次，设备大修、更换密封元件后或长期未用重新使用前均应检验冷态压升率。冷态压升率的检验应按 GB/T 10066. 1 的规定执行。
5.1.3.4 进行过真空钎焊的热处理炉不宜用于钛合金的真空热处理。若需用于钛合金的真空热处理应进行高温烘炉处理。
5.1.3.5 对于采用分压控制的真空炉，应配备炉气压强测量控制及显示仪表对回充气体的压强进行检测与控制;还应配备露点仪对回充气体的露点进行检测;必要时，应配备炉气压强自动记录系统。
5.1.4 热等静压炉
5.1.4.1 热等静压炉的构成部件、骨架、加热元件和隔热部件等应采用钼、钢和镍基合金以及氧化铝等材料制作，以避免污染。不宜使用石墨或石墨复合材料作为热等静压炉的加热部件。
5.1.4.2 测量和控制压力表的精度应达到加压压强的±0.25%，在整个热处理过程中应监测和记录压力，记录频率不低于 5 次/min。
5.1.5 炉温均匀性
热处理及热等静压加热设备在有效加热区的炉温均匀性应满足表 1 的要求及 GJB 509B 中的 III 类加热炉的要求。炉温均匀度或炉温分布按 HB 5425 中的相关要求进行检验。
表 1 热处理及热等静压炉有效加热区内温度及压力允许偏差
5.2 加热介质
加热时，炉内可以是真空或纯氩，氩气纯度不低于 99.99%。用于热等静压设备的增压气体可以是氩气或氦气，气体纯度不低于 99.99%，不应使用循环气体。高纯氦的使用按 GB/T 4844 要求执行。
5.3 测量设备
5.3.1 现场使用的控温和记录仪表的等级和校验周期应满足 GJB 509B 中的有关规定。记录仪可采用图表记录仪、电子数据记录仪或数据采集系统。
5.3.2 现场使用的热电阻、热电偶及补偿导线应符合 HB 5425 的要求，并按国家计量标准要求进行校验。允许按实际需求缩短校验周期。
5.3.3 工艺仪表系统精度应满足 GJB 509B 中的加热炉类别 III 的相关要求。
5.3.4 其他仪表，如真空计、压力表、流量计等应按相关技术文件定期进行校验，合格后方可使用。
5.4 辅助设备
5.4.1 所有与制件接触的托盘、支架或夹具宜由耐热金属制成，如不锈钢、钛合金或镍基合金，也可由陶瓷材料或其他不与制件发生反应的材料制成，工装夹具不应有锈斑，不应有对制件、炉膛产生有害影响的污物，不应有低熔点涂层、镀层等。
5.4.2 在加热过程中，夹具应保证制件周围的加热介质均能自由流动，并能减小制件的变形。
5.4.3 真空热处理前工装表面的准备与制件表面相同。新工装使用前应进行吹砂，并在制件处理最高温度下经过除气处理后方可使用。
6 工艺过程及要求
6.1 热处理前准备
6.1.1 热处理前，应对制件表面、内部残留的粉末进行清理，可选用气枪、吸尘器、超声波及振动平台等方式。
6.1.2 夹具表面的润滑油脂、卤化物以及其他有害的外来物应用丙酮或酒精等进行清洗。
6.2 装炉
6.2.1 按合金牌号、制件几何尺寸和热处理制度分类装炉。
6.2.2 制件应装在加热炉有效工作区内。
6.2.3 制件装炉时不应密集堆放，各制件之间、框架各层之间均应留有适当的空间，制件、工装与加热器之间的间隙应不小于 40mm，有利于加热和冷却过程中的流通、循环。
6.3 工艺参数
6.3.1 总则
除产品规范或订货文件另有规定外，工艺参数(如加热温度、保温时间、冷却方式等)应符合本标准的规定。保温时间从控温仪表显示的有效加热区最低温度达到规定的热处理温度时开始计算。热处理过程使用负载热电偶(若需要)，当负载热电偶的温度达到设定温度容差下限时，开始计算保温时间。热等静压不需要使用负载热电偶。有特殊要求时，按有关规定执行。
6.3.2 热处理制度
退火热处理所采用的温度、时间及冷却方式宜按表 2 的相应规定。也可采用热等静压制度代替退火热处理，具体工艺参数见表 3。
制件下机后，建议 24 小时内完成制件热处理。
表 2 推荐的退火制度
表 3 推荐的热等静压制度
7 质量控制
7.1 表面检查
热处理后制件的表面应光亮、无碰伤。表面应无变色现象。若表面有轻微变色， 由供需双方协商确认。
7.2 重复热处理
重复热处理制度和次数应征得订货方同意。除非另有规定， 在制件没有过热的情况下允许一次重复热处理，重复热处理后的性能应满足制件的技术规范要求。
7.3 记录
所有检验、校准、试验结果记录应保存好， 存档备查，每台炉子的使用证明和相关记录应作为符合本标准的证据予以保存。记录的保存年限应符合相关的管理要求。记录的内容至少应包括炉子的设备名称及编号、有效加热区尺寸、使用温度范围、采用的热处理方式(退火)、炉温均匀性检测结果、每次检测的日期、每次检测所用的热电偶的数量及放置位置、重大维修或更换的日期和其他特性。
8 运输和贮存
热处理或热等静压处理前后钛合金制件的运输和贮存按 GB/T 8180 的规定执行。
