辐板机匣是航空发动机中的重要部件,由内环、外机匣和固定支板组成,材质为TC4钛合金。在航空发动机运行周期完毕返修时,其支板裂纹故障达到30%,外机匣基体裂纹故障达到10%,必须修复才能继续使用。本文针对钛合金辐板机匣外环基体和支板裂纹缺陷开展修复工艺研究,根据机匣裂纹形貌及部位,进行等离子弧焊、电子束焊、焊后热处理、喷丸等工艺试样性能试验,并在试验件上进行修复工艺验证。以2mm厚度(与机匣主体厚度相当)的TC4合金锻件试片为试验材料,采用对接电子束焊接,并对电子束焊接试样焊后真空热处理消除应力、焊缝表面喷丸强化进行了工艺研究。采用真空电子束焊接+焊后600℃+2h真空热处理+焊缝表面喷丸处理后的试片,室温拉伸强度和高温拉伸强度均高于标准规定值,延伸率均超过10%以上;高温持久强度达到了标准要求,焊接试样均未发生断裂。采用1.2mm的TC4板材为试验材料进行了对接单层等离子弧焊,并对试片焊后进行充氩保护局部热处理消除应力、焊缝表面抛光进行工艺研究,在普通环境中,采用等离子弧焊焊接试样,焊后采用600℃+1.5h充氩保护热处理,焊缝表面抛光处理。微观组织分析表明焊接接头组织良好,室温拉伸强度和高温拉伸强度均高于标准值,延伸率超过10%以上;高温持久强度达到了540 MPa/100h,焊接试样未发生断裂。综合上述实验结果和实际工程应用,对辐板机匣基体裂纹和支板裂纹缺陷的去除方案,修复方法、变形控制方法等进行工艺研究,采用换段电子束焊修复工艺和等离子弧焊修复工艺,成功修复辐板机匣基体裂纹和支板裂纹缺陷,修复后的钛合金机匣满足大修发动机使用要求。本技术成果填补了国内钛合金辐板机匣裂纹修复技术空白,工程应用效果良好,截止到2017年8月份已修复30余台辐板机匣并装机使用,减少了大修机更换新件的成本,取得了较大的经济效益。