一种基于温度补偿的钛合金锻件近等温精密锻造方法技术

本发明专利技术属于钛合金成形技术领域，尤其涉及一种基于温度补偿的钛合金锻件近等温精密锻造方法。本发明专利技术在预热坯表面覆盖粉状易燃物，无需采用耐900℃高温的昂贵模具，模具在较低的预热温度下即可实现钛合金锻件的近等温精密锻造，从而大幅降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于温度补偿的钛合金锻件近等温精密锻造方法
本专利技术涉及钛合金成形
，尤其涉及一种基于温度补偿的钛合金锻件近等温精密锻造方法。
技术介绍
钛合金以其高强度、低密度和良好的耐热耐腐蚀性能在航空航天领域具有广泛应用。为了保证钛合金锻件的精度、强度和性能一致性，采用精密模锻技术进行制造具有工艺优势。由于钛合金强度高、变形抗力大，且组织性能对工艺参数敏感，因此，为了提高其成形精度，等温精密成形是首选的成形技术。然而钛合金的等温成形温度通常高达900℃以上，其等温精密成形通常需要在真空或惰性气体下采用TZM合金模具，或者在大气环境下采用K403等高温合金模具，模具材料昂贵，制造成本高。钛合金近等温锻造技术是在等温锻造技术上发展起来一种先进的锻造技术，它是将模具温度加热到低于工件温度30～80℃采用一定应变速率锻造，但是模具仍然需要采用耐800℃高温的模具，并不能从根本上解决高温合金模具材料昂贵，制造成本高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于温度补偿的钛合金锻件近等温精密锻造方法，采用本专利技术提供的方法进行钛合金锻件近等温精密锻造，无需采用昂贵的高温合金模具，制造成本低。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种基于温度补偿的钛合金锻件近等温精密锻造方法，包括以下步骤：将钛合金制坯件加热至960～980℃，得到预热坯；将模具预热至490～510℃，得到预热模具；将所述预热坯转移至所述预热模具中，在所述预热坯表面覆盖粉状易燃物，进行模锻，得到钛合金锻件；所述模锻过程中，模具温度在400℃以上，锻件温度在900℃以上；所述模具的材质为耐500℃热模具钢。优选的，所述粉状易燃物为燃点在500℃以下的物质。优选的，所述粉状易燃物的粒径在500μm以下。优选的，所述粉状易燃物为煤粉、镁粉和木质锯末中的一种或多种。优选的，当模锻过程中锻件的温度低于900℃，所述锻件的模锻总压下量未达到目标要求时，将所述模锻后的锻件再次加热至960～980℃，在所述锻件表面覆盖粉状易燃物采用所述预热模具进行模锻。优选的，所述预热模具的材质为5CrNiMo钢或H13钢。优选的，所述步骤(1)中钛合金制坯件的制备方式为将钛合金原料进行锻压，得到钛合金制坯件。优选的，所述钛合金制坯件的材质包括TC4钛合金、TC3钛合金、TA15钛合金或TC11钛合金。优选的，不同次模锻过程中使用模锻锤进行模锻，所述模锻锤的下压速度为3～7m/s。本专利技术提供了一种基于温度补偿的钛合金锻件近等温精密锻造方法，包括以下步骤：将钛合金制坯件加热至960～980℃，得到预热坯；将模具预热至490～510℃，得到预热模具；将所述预热坯转移至所述预热模具中，在所述预热坯表面覆盖粉状易燃物，进行模锻，得到钛合金锻件；所述模锻过程中，模具温度在400℃以上，锻件温度在900℃以上；所述模具的材质为耐500℃热模具钢。本专利技术提供的基于温度补偿的钛合金锻件近等温精密锻造方法，通过在所述预热坯表面覆盖粉状易燃物，锻造过程中，粉状易燃物的缓慢燃烧会对坯料起到热量补偿的作用，延缓了坯料的温度降低，无需采用耐900℃高温的昂贵模具，模具在较低的预热温度下，钛合金制坯件便可长时间保持在900℃近等温的状态，从而实现钛合金锻件的近等温精密锻造，大幅降低了生产成本。附图说明图1为实施例1得到的钛合金锻件。图2为实施例2得到的钛合金锻件。图3为实施例1得到的钛合金锻件的金相组织图。图4为实施例2得到的钛合金锻件的金相组织图。具体实施方式本专利技术提供了一种基于温度补偿的钛合金锻件近等温精密锻造方法，包括以下步骤：将钛合金制坯件加热至960～980℃，得到预热坯；将模具预热至490～510℃，得到预热模具；将所述预热坯转移至所述预热模具中，在所述预热坯表面覆盖粉状易燃物，进行模锻，得到钛合金锻件；所述模锻过程中，模具温度在400℃以上，锻件温度在900℃以上；所述模具的材质为耐500℃热模具钢。本专利技术将钛合金制坯件加热至960～980℃，得到预热坯。在本专利技术中，所述钛合金制坯件加热至的温度优选为970～980℃，更优选为980℃。本专利技术对加热钛合金制坯件的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的加热方式即可。在本专利技术中，所述钛合金制坯件的材质优选包括TC4钛合金、TC3钛合金、TA15钛合金或TC11钛合金。在本专利技术中，所述钛合金制坯件的制备方式优选为将钛合金原料进行锻压处理，得到钛合金制坯件。在本专利技术中，所述锻压处理的目的是为了得到尺寸适于后续模锻的钛合金制坯件，当钛合金制坯件足以覆盖所述模具横截面时，停止锻压。本专利技术对所述锻压的实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的锻压方式即可，具体的可将钛合金原料加热至900℃以上，然后采用自由锻或模锻下压的方式。本专利技术优选将所述钛合金原料加热至900℃以上，进一步优选为970℃；当采用先加热再自由锻或模锻下压的方式制备钛合金制坯件时，当得到的钛合金制坯件的温度满足预热坯的温度要求时，无需对钛合金制坯件进行加热处理。本专利技术对所述钛合金原料加热的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的加热方式即可，例如电加热炉加热等。本专利技术将模具预热至490～510℃，得到预热模具。在本专利技术中，所述模具预热至的温度优选为500～510℃，更优选为500℃。在本专利技术中，所述模具的材质为耐500℃热模具钢，优选为5CrNiMo钢或H13钢。本专利技术对所述模具的形状没有特殊要求，根据需要锻造成的尺寸(即钛合金锻件)选用形状对应的模具。本专利技术对所述模具的预热方式没有任何特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的预热方式即可。得到预热坯和预热模具后，本专利技术将所述预热坯转移至所述预热模具中，在所述预热坯表面覆盖粉状易燃物，进行模锻，得到钛合金锻件。本专利技术所述模锻过程中，模具温度在400℃以上，锻件温度在900℃以上。在本专利技术中，所述粉状易燃物优选为燃点在500℃以下的物质，更优选为在450℃以下，最优选在400℃以下；所述粉状易燃物的粒径优选在500μm以下，更优选在450μm以下，最优选为200～400μm。在本专利技术中，所述粉状易燃物优选为煤粉、镁粉和木质锯末中的一种或多种。本专利技术对所述粉状易燃物的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知来源的煤粉、镁粉和木质锯末即可。本专利技术对覆盖粉状易燃物的实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的覆盖的实施方式即可，具体的如抛撒粉状易燃物到所述预热坯表面。本专利技术所述粉状易燃物在模锻时缓慢燃烧，会对所述预热坯和所述模具起到热量补偿的作用，延缓了它们的温度降低，从而使每火次锻造过程中的变形程度大大提高，每火次变形程度可以高达60％，显著降低锻造火次，提高生产效率。在本专利技术中，每次模锻的变形程度均以当次压下量与锻件完成后的总下压量的比值计；多次模锻时，不同次模锻变形程度之和等于100％。本专利技术无需对所述模具采用任何保温或加热手段使其在400℃以上，仅仅利用所述预热坯及粉状易燃物燃烧散发的热量即可使所述模具的温度在400℃以上；反过来，模具的温度在400℃以上，结合粉状易燃物燃烧放出的热量，又可使预热坯的温度保持在900℃近等温的状态下，从而实现钛合金锻件的近等温精密锻造。在本专利技术中，优选使用模锻锤进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于温度补偿的钛合金锻件近等温精密锻造方法，包括以下步骤：将钛合金制坯件加热至960～980℃，得到预热坯；将模具预热至490～510℃，得到预热模具；将所述预热坯转移至所述预热模具中，在所述预热坯表面覆盖粉状易燃物，进行模锻，得到钛合金锻件；所述模锻过程中，模具温度在400℃以上，锻件温度在900℃以上；所述模具的材质为耐500℃热模具钢。

【技术特征摘要】
1.一种基于温度补偿的钛合金锻件近等温精密锻造方法，包括以下步骤：将钛合金制坯件加热至960～980℃，得到预热坯；将模具预热至490～510℃，得到预热模具；将所述预热坯转移至所述预热模具中，在所述预热坯表面覆盖粉状易燃物，进行模锻，得到钛合金锻件；所述模锻过程中，模具温度在400℃以上，锻件温度在900℃以上；所述模具的材质为耐500℃热模具钢。2.根据权利要求1所述的钛合金锻件近等温精密锻造方法，其特征在于，所述粉状易燃物为燃点在500℃以下的物质。3.根据权利要求1或2所述的钛合金锻件近等温精密锻造方法，其特征在于，所述粉状易燃物的粒径在500μm以下。4.根据权利要求1或2所述的钛合金锻件近等温精密锻造方法，其特征在于，所述粉状易燃物为煤粉、镁粉和木质锯末中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的钛合金锻件近等温精密...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文臣，杨川，宗影影，单德彬，袁林，陈宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23