一种提高TC4钛合金片层组织球化率的双道次锻造方法技术

本发明专利技术提供了一种采用双道次锻造工艺提高TC4钛合金片层组织球化率的方法。该方法包括如下步骤：(1)将TC4钛合金锻坯加热至锻造温度，并保温至锻坯温度均匀后，进行双道次锻造，其锻造温度为800～900℃，锻坯的变形速率为0.001～0.005s

Double pass forging method for improving lamellar spheroidization rate of TC4 titanium alloy sheet

The invention provides a method for improving the spheroidization rate of a TC4 titanium alloy sheet by adopting a double pass forging process. The method comprises the following steps: (1) TC4 titanium alloy forging billet heating to forging temperature, forging and heat preservation to uniform temperature, double pass forging, the forging temperature is 800 to 900 DEG C, the forging deformation rate is 0.001 ~ 0.005s

【技术实现步骤摘要】
一种提高TC4钛合金片层组织球化率的双道次锻造方法
：本专利技术属于锻造
，涉及一种采用双道次锻造工艺提高TC4钛合金片层组织球化率的方法。
技术介绍
：TC4钛合金是一种α+β两相钛合金，具有良好的工艺塑性、超塑性、焊接性和抗腐蚀性能等优点，因此被广泛应用于航空和航天工业。TC4钛合金性能与其内部组织形态密切相关。由于等轴组织的TC4钛合金具有最好的塑性和热稳定，是很多航空航天钛合金零件的目标组织。然而，钛合金在β单相区进行热加工后，其组织通常为片层状，且钛合金的这种片层组织非常稳定，难以通过热处理改变，只能通过相变点以下大塑性变形才能使其球化，转变为等轴组织，且所需变形量极大，如Ti-6Al-4V合金(即国产牌号TC4合金)片层状组织在应变为1.0时开始发生球化，达到真应变2.5时完成球化(S.L.Semiatin,V.Seetharaman,I.Weiss.FlowbehaviorandglobularizationkineticsduringhotworkingofTi-6Al-4Vwithacolonyalphamicrostructure.MaterialsScienceandEngineeringA,1999,263:257-271)。在实际锻造过程中，需要反复多次变形才能达到如此大的应变，导致锻造成本过高。因此，急需专利技术一种能有效地降低TC4钛合金发生完全球化所需应变的新工艺，从而提升钛合金零件的锻造效率，降低生产成本。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种采用双道次锻造工艺提高TC4钛合金片层组织球化率的方法，该方法可以有效地降低TC4钛合金片层组织发生完全球化所需的应变，解决了现有TC4钛合金片状组织完成球化需要大塑性变形的难题。本专利技术解决上述难题的方案是：步骤1：将TC4钛合金锻坯加热至锻造温度，并保温至锻坯温度均匀后，进行双道次锻造，其锻造温度为800～900℃，锻坯的变形速率为0.001～0.005s-1，第一道次的变形量为坯料高度30～50％，第二道次的变形量为坯料高度20～50％，道次间隔保温时间为120～240s，锻坯的总变形量为50～70％；步骤2：锻造结束后，立即对锻件淬火；步骤3：将冷却后的锻件在500～600℃温度下进行6～12h退火热处理，然后空冷至室温。本专利技术的有益效果为：该方法充分利用了亚动态再结晶对TC4钛合金片层组织球化的影响规律，采用双道次锻造工艺，加速了片层组织球化过程的速率，显著地降低了TC4钛合金发生完全球化所需的应变，从而减小了TC4钛合金锻件片层组织球化所需的变形量，为采用较小变形量完成TC4钛合金片层组织球化提供了新技术。附图说明：图1TC4钛合金锻坯的原始组织；图2实施例的锻造工艺示意图：(a)温度—时间曲线；(b)真应力—时间曲线；(c)真应力—真应变曲线；图3实施例工艺获得的TC4钛合金锻件的最终组织；图4实施例对比实验真应力—真应变曲线；图5实施例对比实验获得的TC4钛合金锻件最终组织；具体实施方式：下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术是一种采用双道次锻造工艺提高TC4钛合金片层组织球化率的方法，下面所有实施例中选用的TC4钛合金成分如表1，该合金的原始组织为片层组织，如图1所示。表1本专利技术实例中所用材料的TC4钛合金成分(wt.％)实施例步骤1：将TC4钛合金锻坯加热至锻造温度850℃，并保温至锻坯温度均匀后，进行双道次锻造，锻造工艺为：锻坯的变形速率为0.001s-1，第一道次变形量为坯料高度的40％，第二道次变形量为坯料高度的20％，道次间隔保温时间为180s，锻坯的总变形量为60％；步骤1中，TC4钛合金锻坯的加热工艺如图2(a)所示；锻坯首先以10℃/s升温速度加热至850℃，然后保温300s，待锻坯温度分布均匀后进行双道次锻造，在双道次锻造变形过程中，锻坯温度保持850℃不变；待锻坯温度均匀后，开始进行变形，实施例中总共进行了2道次锻压，道次间隔保温时间为180s，道次间隔时间如图2(b)中所示，锻坯的总变形量为60％，对应图2(c)中真应变为0.9。步骤2：锻造结束后，立即对锻件淬火；步骤3：将冷却后的锻件在600℃温度下进行8h退火热处理，然后空冷至室温。对TC4钛合金锻件进行金相观察，结果如图3所示。对比图3和图1可知，本专利技术的方法可以在锻坯的总变形量为60％时实现片层组织球化的目的。为了证明本专利技术方法的优越性，进行了对比实验，对比实验所选用的锻造温度、锻坯的应变速率和总变形量与本专利技术实施例相同，区别在于对比实验为单道次锻压变形至结束，其真应力—真应变曲线如图4所示。对比实验获得的TC4钛合金最终组织如图5所示。由图5可知，未采用本专利技术方法时，同样的锻坯总变形量，TC4钛合金片层组织球化率较低，未达到获得足够多的球化组织的目的。因此，对比实验证明了本专利技术提出的方法具有优越性。以上内容是结合具体的实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施方式仅限于此，对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本专利技术由所提交的权利要求书确定专利保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用双道次锻造工艺提高TC4钛合金片层组织球化率的方法，其特征在于该方法利用双道次锻造工艺提高TC4钛合金片层组织的球化率，该方法包括如下步骤：步骤1：将TC4钛合金锻坯加热至锻造温度，并保温至锻坯温度均匀后，进行双道次锻造，其锻造温度为800～900℃，锻造速率为0.001～0.005s

【技术特征摘要】
1.一种采用双道次锻造工艺提高TC4钛合金片层组织球化率的方法，其特征在于该方法利用双道次锻造工艺提高TC4钛合金片层组织的球化率，该方法包括如下步骤：步骤1：将TC4钛合金锻坯加热至锻造温度，并保温至锻坯温度均匀后，进行双道次锻造，其锻造温度为800～900℃，锻造速率为0.001～...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺永诚，赵春阳，陈明松，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43