Die Titanlegierung Ti6242 hat die nominelle Zusammensetzung Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0,1Si. Als hochtemperaturbeständige Titanlegierung mit nahezu α-Phase und ausgezeichneter Kriechfestigkeit kann sie im Temperaturbereich von 470 °C bis 550 °C dauerhaft eingesetzt werden. Sie findet hauptsächlich Verwendung für Hochdruckverdichterscheiben und -schaufeln in Triebwerken.
Die Titanlegierungsblöcke Ti6242 werden auf 150 °C bis 200 °C über ihren Phasenumwandlungspunkt erhitzt und 240 bis 480 Minuten lang gehalten. Beim Schmieden wird das Schmiedeverhältnis zwischen 1,2 und 1,6 eingestellt, um einen Rohling mit einer anfänglich fragmentierten Gussstruktur zu erhalten. Die 3–5 Tonnen schweren Blöcke werden in einem Vakuumlichtbogenofen hergestellt. Die chemische Zusammensetzung ist in Massenprozent wie folgt definiert: Al 5,50–6,50 %, Sn 1,80–2,20 %, Zr 3,60–4,40 %, Mo 1,80–2,20 %, Si 0,06–0,1 %, Fe ≤ 0,10 %, O ≤ 0,15 %, C ≤ 0,05 %, N ≤ 0,05 %, Rest Titan und unvermeidbare Verunreinigungen.
Der Rohling mit seiner vorgebrochenen Gussstruktur wird anschließend siebenmal geschmiedet. Das Material wird auf eine Temperatur zwischen 40 °C unterhalb und 100 °C oberhalb des Phasenumwandlungspunktes erhitzt und 120–420 Minuten lang gehalten. Das Stauchverhältnis beträgt 1,3–1,7 und die Ziehverformung 25–45 %. Die Endtemperatur des Schmiedeprozesses liegt über 850 °C, wodurch ein Rohling mit vollständig gebrochenem und gleichmäßig feinem Korn entsteht.
Anschließend durchläuft der verfeinerte Rohling zwei bis drei Feuerschmiedeprozesse. Dabei wird er auf 60–40 °C unterhalb des Phasenumwandlungspunktes erhitzt und 60–180 Minuten lang gehalten. Die Verformung wird dabei auf über 40 % kontrolliert, und die Endtemperatur des Schmiedeprozesses liegt über 800 °C. So entstehen Stäbe mit schwarzer Haut.
Die Stäbe mit schwarzer Haut werden anschließend geglüht und geschält. Das Glühverfahren umfasst 970–990 °C für 1 Stunde, Luftkühlung, gefolgt von 595 °C für 8 Stunden und erneuter Luftkühlung. Dadurch werden fertige Ti6242-Titanlegierungsstäbe mit Durchmessern von Φ20 mm bis Φ100 mm hergestellt. Diese Erfindung stellt ein Herstellungsverfahren für Ti6242-Stäbe mit kleinem Durchmesser für Triebwerkschaufeln mit hochgradig homogener Mikrostruktur bereit. Mehrstufiges Schmieden und Ziehen eliminiert effektiv Inhomogenitäten und Anisotropien der Mikrostruktur zwischen Rand- und Kernbereich. Im Vergleich zu Produkten anderer inländischer Hersteller weisen die mit diesem Verfahren hergestellten Ti6242-Stäbe keine offensichtlichen metallurgischen Defekte in der Makrostruktur auf, sondern zeigen homogene Mikrostrukturen und ein unscharfes kristallines Erscheinungsbild.
In China steigt mit der rasanten Entwicklung moderner Flugzeuge, insbesondere großer Verkehrsflugzeuge, der Bedarf an Triebwerken mit höherem Schub-Gewichts-Verhältnis kontinuierlich an. Dies führt zu höheren Anforderungen an Schaufeln aus der Titanlegierung Ti6242 mit kleinem Durchmesser hinsichtlich metallurgischer Qualität, Mikrostrukturhomogenität, mechanischen Eigenschaften und Chargenstabilität. Die Erzielung einer hohen Mikrostrukturhomogenität und -stabilität ist unerlässlich, um diese anspruchsvollen Standards zu erfüllen.
