本发明专利技术公开了一种近β型钛合金及该钛合金棒材的锻造方法，包括Al 4.5％，Mo 5.5％，V 5％，Cr 5.5％，Nb 1％，Fe 1.5％，Si 0.3％，余量为Ti。首先开坯锻造；然后相变点以下30℃～50℃锻造；接着相变点以上100℃～250℃锻造；最后相变点以下锻造，即得。生产出直径Φ260mm～Φ350mm的棒材，组织均匀，力学性能高且非常稳定，探伤满足AMS‑STD‑2154A级要求钛合金棒材，适用于工业化生产。
A near beta titanium alloy and forging method for the titanium alloy bar
The invention discloses a near-beta titanium alloy and a forging method of the titanium alloy bar, including Al 4.5%, Mo 5.5%, V 5%, Cr 5.5%, Nb 1%, Fe 1.5%, Si 0.3% and Ti allowance. First, the forging is carried out, then the forging is carried out at 30 ~50 ~C below the phase transformation point, then the forging is carried out at 100 ~250 ~C above the phase transformation point, and finally the forging is carried out below the phase transformation point. Titanium alloy rod with diameter of 260mm~350mm is produced. The structure is uniform, the mechanical properties are high and very stable. The flaw detection meets the requirements of AMS_STD_2154A. It is suitable for industrial production.
【技术实现步骤摘要】
一种近β型钛合金及该钛合金棒材的锻造方法
本专利技术属于有色金属加工
，涉及一种近β型钛合金及该钛合金棒材的锻造方法，特别是涉及一种航空结构件用1550MPa级钛合金大规格棒材的锻造方法。
技术介绍
近几年来，国家启动了大飞机等项目，根据新型大飞机零部件结构化、整体化，及具有减重效益的设计原则，具有1550Mpa型钛合金被选定为制备飞机起落架及其它承力件的重要结构材料，成为新型大飞机发展的关键。而近β型高强度高韧性的钛合金具有很好的应用前景。应用在航空领域的钛合金有Ti-5553合金，通过固溶时效及双重热处理，强度可达1400Mpa，延伸率5％以上。因此，在面对航空结构件用的合金上，还需要具有更高强、高韧、高淬透型的产品出现。另外，由于近β型钛合金经热变形后的组织和性能对热加工工艺的参数很敏感，比较难以控制；另外钛合金加工温度高，造成锭坯开坯锻造难度大，需要采用较大的锻造设备和合理的锻造工艺，从而避免锻造过程中出现的各种缺陷。现有的大多数近β型钛合金的锻造工艺都是首先采用相变点以上锻造若干火次，再在相变点以下锻造若干火次。这样子做会导致产品各个部位容易出现组织不均匀和再结晶现象不完全等问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种近β型钛合金及该钛合金棒材的锻造方法，生产出直径Φ260mm～Φ350mm的棒材，组织均匀，力学性能高且非常稳定，探伤满足AMS-STD-2154A级要求钛合金棒材，适用于工业化生产。本专利技术所采用的技术方案是，一种近β型钛合金，按照质量百分比计，由以下组分构成：Al4.5％，Mo5.5％，V5％，Cr5.5％，Nb1％，Fe1.5％，Si0.3％，余量为Ti。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种近β型钛合金棒材的锻造方法，具体按照以下步骤进行：步骤1开坯锻造；步骤2相变点以下30℃～50℃锻造；步骤3相变点以上100℃～250℃锻造；步骤4相变点以下锻造，锻后采用空冷或者水淬，即得。进一步的，所述步骤1按照以下步骤进行：选择原料为Φ720mm大型工业钛合金铸锭，铸锭开坯加热温度在相变点以上200℃～300℃，加热保温时间300分钟～450分钟进行1火次；对该钛合金铸锭进行3～6火次的镦拔锻造，每火次锻造温度递减30℃～120℃，单火次锻造比控制在1.6～2.0之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬。进一步的，镦拔锻造的过程中根据需要两镦两拔或一镦两拔或两拔一镦。进一步的，所述步骤2按照以下步骤进行：加热温度在相变点下30℃～50℃，加热保温时间300分钟～450分钟；对该钛合金中间坯进行1火次的两镦两拔锻造，锻造比控制在1.4～1.8之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬。进一步的，所述步骤3按照以下步骤进行：加热温度在相变点上100℃～250℃，加热保温时间300分钟～450分钟；对该钛合金中间坯进行1火次的两镦两拔锻造，锻造比控制在1.6～2.0之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬，获得此时中间坯料的晶粒尺寸为1mm～3mm的等轴β晶粒。进一步的，所述步骤4按照以下步骤进行：加热至相变点以下Tβ-30℃换向镦拔、Tβ-30℃对角拔长加镦拔、Tβ-35℃两镦两拔、Tβ-40℃倒棱拔长，Tβ-45℃摔圆拔长，锻比控制在1.3～1.8之间，每一个火次的加热保温时间为250分钟～450分钟；锻后采用空冷或者水淬，即得。本专利技术的有益效果是：采取首先在相变点以上锻造破碎铸态晶粒，其次在相变点以下锻造1火次，使钛合金的初生α相进行等轴化，再次，回到相变点以上锻造，使β晶粒再次结晶，最终得到细小均匀的β晶粒，最后在相变点以下锻造若干火次，得到成品棒材。该高强(1550MPa级)、高韧钛合金的名义成分为：Ti-4.5Al-5.5Mo-5V-5.5Cr-1Nb-1.5Fe-0.3Si，属于近β型钛合金。该合金与国际上先进的Ti-5553合金相比，性能水平略优，具有国际先进性。可以用来制备组织均匀、性能高且探伤满足AMS-STD-2154A级要求钛合金棒材。棒材规格Φ260mm～Φ350mm，可以用来制造飞机大型承力构件，解决了航空制造业的急迫需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1中Ф300mm规格棒材退火后的低倍组织图；图2是对应棒材的边部和心部的显微组织，其中a为边部，b为心部。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种近β型钛合金，按照质量百分比计，由以下组分构成：Al4.5％，Mo5.5％，V5％，Cr5.5％，Nb1％，Fe1.5％，Si0.3％，余量为Ti。上述近β型钛合金棒材的锻造方法，思路如下：原料为Φ720mm大型工业钛合金铸锭，加工工艺路线是：开坯锻造→相变点以下锻造→相变点以上锻造→相变点以下锻造。具体按照以下步骤进行：步骤1开坯锻造选择原料为Φ720mm大型工业钛合金铸锭，铸锭开坯加热温度在相变点以上200℃～300℃，加热保温时间300分钟～450分钟进行1火次；对该钛合金铸锭进行3～6火次的镦拔锻造(根据需要两镦两拔或一镦两拔或两拔一镦)，每火次锻造温度递减30℃～120℃，单火次锻造比控制在1.6～2.0之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬；步骤2相变点以下锻造加热温度在相变点下30℃～50℃，加热保温时间300～450分钟；对该钛合金中间坯进行1火次的两镦两拔锻造，锻造比控制在1.4～1.8之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬；步骤3相变点以上锻造加热温度在相变点上100℃～250℃，加热保温时间300～450分钟；对该钛合金中间坯进行1火次的两镦两拔锻造，锻造比控制在1.6～2.0之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬，获得此时中间坯料的晶粒尺寸为1～3mm的等轴β晶粒；步骤4相变点以下锻造相变点以下加热至相变点以下Tβ-30℃换向镦拔、Tβ-30℃对角拔长加镦拔、Tβ-35℃两镦两拔、Tβ-40℃倒棱拔长，Tβ-45℃摔圆拔长，锻比控制在1.3～1.8之间，每一个火次的加热保温时间为250-450分钟；锻后采用空冷或者水淬，即得。实施例1Ti-4.5Al-5.5Mo-5V-5.5Cr-1Nb-1.5Fe-0.3Si，相变点：约870℃。铸锭：将锭型为Φ720mm的铸锭进行三均分，以便于锻造，化学成分如表1所示。表1铸锭化学成分表(1)开坯锻造，共4火完成：第1火次锻造加热温度选择1170℃，保温330min(加热时间)，二镦二拔锻至□550mm*L(550正方形截面)，锻造比为1.8，锻后水淬；2火次锻造加热温度选择1110℃，保温360min，二镦二拔锻至□550mm*L，锻造比为1.95，锻后空冷；3火次锻造加热温度选择1070℃，保温360min，二镦二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种近β型钛合金，其特征在于，按照质量百分比计，由以下组分构成：Al 4.5％，Mo 5.5％，V 5％，Cr 5.5％，Nb 1％，Fe 1.5％，Si 0.3％，余量为Ti。
【技术特征摘要】
1.一种近β型钛合金，其特征在于，按照质量百分比计，由以下组分构成：Al4.5％，Mo5.5％，V5％，Cr5.5％，Nb1％，Fe1.5％，Si0.3％，余量为Ti。2.一种如权利要求1所述的近β型钛合金棒材的锻造方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：步骤1开坯锻造；步骤2相变点以下30℃～50℃锻造；步骤3相变点以上100℃～250℃锻造；步骤4相变点以下锻造，锻后采用空冷或者水淬，即得。3.根据权利要求2所述的近β型钛合金棒材的锻造方法，其特征在于，所述步骤1按照以下步骤进行：选择原料为Φ720mm大型工业钛合金铸锭，铸锭开坯加热温度在相变点以上200℃～300℃，加热保温时间300分钟～450分钟进行1火次；对该钛合金铸锭进行3～6火次的镦拔锻造，每火次锻造温度递减30℃～120℃，单火次锻造比控制在1.6～2.0之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬。4.根据权利要求3所述的近β型钛合金棒材的锻造方法，其特征在于，镦拔锻造的过程中根据需要两镦两拔或一镦两拔或两拔一镦。5.根据权利要求2所...
【专利技术属性】
技术研发人员：安震，李天麒，宗彦旭，丁旭，谢辉，
申请(专利权)人：西安航空学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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