钛合金具有良好的综合性能,作为飞机发动机的主要材料,已广泛应用于航空工业。随着航空工业的不断发展,航空发动机各项指标要求越来越高,钛合金关键零部件的高性能化、大型化和整体化成为军机提高可靠性、轻量化和高性能的重点发展方向。钛合金属于难变形材料,其熔点高、变形抗力大、流动性差,成形十分困难,其组织性能对加工过程十分敏感,导致钛合金锻造成形比其他材料难度大。本项目以TC4合金风扇叶片锻件研制及零件制造为目标,根据风扇叶片锻件的结构特点,开展了锻造工艺过程模拟,制定了风扇叶片四火制坯和一火模锻的锻造工艺路线,并进行锻件锻造工艺参数优化和热处理工艺参数优化等研究。通过Deform数值模拟软件对四火制坯和一火小余量精锻过程进行了数值模拟,得到了叶片锻造各个工步中等效应变的分布和温度变化规律。四火制坯过程中等效应变最大出现在叶身部位坯料,温度最高出现在第二火,其余火次温度比较均匀,没有出现明显的局部高温。一火小余量模锻过程中应变和温度分布均匀,升温较小,坯料均匀的充满模具型腔,阻尼台和叶冠部位最后成形。通过不同制坯温度和模锻温度的锻造工艺参数组合加工了四组锻件,零件解剖后进行了金相试验、室温和400℃高温拉伸试验、室温冲击试验、400℃持久试验、室温旋转弯曲疲劳试验,以及不同工艺参数下锻件的低倍组织和高倍组织检查,发现制坯温度不应超过模锻温度,否则会出现尺寸不同的等轴α相,风扇叶片锻造加热温度应选在T_β-30℃以下,否则等轴α相含量容易偏少。风扇叶片锻件最终选取的锻造工艺为:T_β-50℃四火制坯和Tβ-40℃一火模锻。风扇叶片锻件成形后进行均匀化退火,经过机械加工后进行去应力退火,研究了不同退火温度和去应力退火温度对零件的微观组织和力学性能的影响,最终选择退火温度为800℃,此时,锻件综合力学性能最好。去应力退火温度选择550℃,此时,去除叶片的残余应力最好并且热变形量最小、氧化皮最少。