一种多组元钛合金锻件的制备方法技术

一种多组元钛合金锻件的制备方法，将钛合金铸锭预处理，然后加热至工艺温度并保温，然后进行两镦两拔锻造，得到钛合金锻坯；将钛合金锻坯加热至工艺温度并保温，然后进行一镦一拔锻造，得到钛合金锻坯；将钛合金锻坯加热至工艺温度并保温，然后进行拔长锻造，得到多组元钛合金锻件。本发明专利技术采用相变点以上温度两镦两拔使铸态粗大晶粒得到破碎，相变点以下一镦一拔进一步细化组织，每火次锻造过程中通过控制加热温度、保温时间、变形量，获得的钛锻件其组织由α等轴相和β转变组织构成，显微组织细小均匀，锻件力学性能满足技术要求。同时中间火次锻后采用随炉冷却方式，可有效降低表面裂纹的产生，并大大减少了锻后的打磨量，提高材料利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种多组元钛合金锻件的制备方法
本专利技术属于钛合金制备
，具体涉及一种多组元钛合金锻件的制备方法
技术介绍
钛合金以其优异的热强性和高的比强度，在航空工业中得到了广泛应用，随着航空航天事业的发展，高温钛合金的研究与应用受到了越来越多的关注。为了满足先进发动机减重与提高推重比等方面的需求，世界各国在高温钛合金方面开展了大量的研究工作，并建立了各自的高温钛合金体系。目前，各国研发的600℃高温钛合金主要有IMl834、Ti-1100、BT25、BT36、TC11、Ti60和Ti-600合金等。这些合金为Ti-Al-Sn-Mo-Zr-Si系，属于典型的多组元钛合金，且含有高熔点、高比重合金元素。由于该类合金中含有五种或五种以上的合金组元，合金成分复杂，加热时相变过程十分复杂，因此锻造温度很难控制，常常会因温度制定不合理，导致合金锻造过程产生裂纹，每一火锻造后需要进行大量的打磨，裂纹严重时会导致产品难以成型。长期以来这种多组元钛合金锻件生产过程成材率较低、生产成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多组元钛合金锻件的制备方法，减少锻造过程裂纹多的问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种多组元钛合金锻件的制备方法，包括以下步骤：1)将钛合金铸锭预处理，得到坯料；2)将步骤1)得到的坯料加热至工艺温度并保温，然后进行两镦两拔锻造，锻造完成后随炉冷却，得到钛合金锻坯；3)将步骤2)中获得的钛合金锻坯加热至工艺温度并保温，然后进行一镦一拔锻造，锻造完成后随炉冷却，得到钛合金锻坯；4)将步骤3)所得钛合金锻坯加热至工艺温度并保温，然后进行拔长锻造，锻造后随炉冷却，得到多组元钛合金锻件。本专利技术进一步的改进在于，步骤2)中，工艺温度为钛合金相变点以上20℃～150℃，保温时间t＝η×δ，其中，δ为坯料的横截面直径，加热系数η＝0.6～1.0。本专利技术进一步的改进在于，步骤2)中，每次变形量控制在50％～70％，且每火次镦粗的高径比为1:(0.8～1.2)，每火次拔长时高径比为1.5:1～2.5:1。本专利技术进一步的改进在于，步骤2)中，锻造完成时炉温为900℃～1150℃。本专利技术进一步的改进在于，步骤3)中，工艺温度为钛合金相变点以下20℃～60℃，保温时间t＝η×δ，其中，δ为坯料的横截面直径，加热系数η＝0.6～0.8。本专利技术进一步的改进在于，步骤3)中，锻造过程中每火次变形量控制在40％～60％，且每火次镦粗的高径比为1:(0.8～1.2)，每火次拔长时高径比为(1.5～2.5):1。本专利技术进一步的改进在于，步骤3)中，锻造完成时炉温为800℃～1000℃。本专利技术进一步的改进在于，步骤4)中，拔长锻造过程中每火次变形量控制在20％～40％。本专利技术进一步的改进在于，步骤4)中，工艺温度为钛合金相变点以下20℃～60℃，保温时间t＝η×δ，其中，δ为坯料的横截面直径，加热系数η＝0.6～0.8。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术一种多组元钛合金锻件的制备方法，采用相变点以上温度两镦两拔使铸态粗大晶粒得到破碎，相变点以下一镦一拔进一步细化组织，每火次锻造过程中通过控制加热温度、保温时间、变形量，获得的钛锻件其组织由α等轴相和β转变组织构成，显微组织细小均匀，锻件力学性能满足技术要求。同时中间火次锻后采用随炉冷却方式，可有效降低表面裂纹的产生，避免因裂纹过多所导致的锻件难以成型问题，同时大大减少了锻后的打磨量，提高材料利用率。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细描述。一种多组元钛合金锻件的制备方法，包括以下步骤：1)坯料准备钛合金铸锭化学成份满足GB/T3620.1的要求，冒口切除干净，表面车光，且无气孔、裂纹等冶金缺陷。2)相变点以上两镦两拔锻造将步骤1得到的坯料加热至工艺温度并保温，然后进行两镦两拔锻造，每次变形量控制在50％～70％，且每火次镦粗的高径比为1:0.8～1:1.2，每火次拔长时高径比为1.5:1～2.5:1，锻造完成后随炉冷却。3)相变点以下一镦一拔锻造将步骤2中获得的钛合金锻坯加热至工艺温度并保温，然后进行一镦一拔锻造。锻造过程中每火次变形量控制在40％～60％，且每火次镦粗的高径比为1:0.8～1:1.2，每火次拔长时高径比为1.5:1～2.5:1，锻造完成后随炉冷却。4)相变点以下拔长将步骤3所得钛合金锻坯加热至工艺温度并保温，然后进行拔长锻造。拔长锻造过程中每火次变形量控制在20％～40％，锻后随炉冷却。最终得到所需规格的钛合金锻件。进一步，在上述步骤2)中，加热至工艺温度并保温其具体为：工艺加热温度为钛合金相变点以上20℃～150℃，保温时间t＝η×δ，δ为坯料的横截面直径(单位mm)，加热系数η值＝0.6～1.0(单位min)。所述钛合金锻造完成随炉冷却，随炉时炉温为900℃～1150℃。进一步，在上述步骤3)中，加热至工艺温度并保温其具体为：工艺加热温度为钛合金相变点以下20℃～60℃，保温时间t＝η×δ，δ为坯料的横截面直径(单位mm)，加热系数η值＝0.6～0.8(单位min)；所述钛合金锻造完成随炉冷却，随炉时炉温为800℃～1000℃。进一步，在上述步骤4)中，加热至工艺温度并保温其具体为：工艺加热温度为钛合金相变点以下20℃～60℃，保温时间t＝η×δ，δ为坯料的横截面直径(单位mm)，加热系数η值＝0.6～0.8(单位min)。下面为具体实施例。实施例1200×200×800mmTC11(名义成分：Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)钛合金锻件制备：1)坯料准备坯料为Φ500×980mm的TC11钛合金铸锭，其化学成份满足要求，冒口切除干净，表面车光，且无气孔、裂纹等冶金缺陷，相变点1010℃～1015℃。2)将步骤1的坯料进行两镦两拔锻造，锻造火次2～3火。每火次加热时坯料在1030℃～1165℃保温300min～500min，每火次锻造时两镦两拔，镦粗时高径比为1:0.8～1:1.2，拔长时高径比为1.5:1～2.5:1，每火次变形量控制在50％～70％，锻后随炉冷却，随炉时炉温为1050℃～1150℃。3)将步骤2所获得坯料进行中间锻造，锻造火次3～6火。每火次加热时坯料在950℃～995℃保温180min～360min，每火次锻造时一镦一拔，镦粗时高径比为1:0.8～1:1.2，拔长时高径比为1.5:1～2.5:1，每火次变形量控制在40％～60％，锻后随炉冷却，随炉时炉温为800℃～950℃。4)将步骤3所获得坯料进行成品锻造，锻造火次3～6火。每火次加热时坯料在950℃～995℃，保温120min～240min，每火次锻造时变形量控制在20％～40％，锻后空冷，得到200×200×800mmTC11钛合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多组元钛合金锻件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)将钛合金铸锭预处理，得到坯料；/n2)将步骤1)得到的坯料加热至工艺温度并保温，然后进行两镦两拔锻造，锻造完成后随炉冷却，得到钛合金锻坯；/n3)将步骤2)中获得的钛合金锻坯加热至工艺温度并保温，然后进行一镦一拔锻造，锻造完成后随炉冷却，得到钛合金锻坯；/n4)将步骤3)所得钛合金锻坯加热至工艺温度并保温，然后进行拔长锻造，锻造后随炉冷却，得到多组元钛合金锻件。/n

【技术特征摘要】
1.一种多组元钛合金锻件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将钛合金铸锭预处理，得到坯料；
2)将步骤1)得到的坯料加热至工艺温度并保温，然后进行两镦两拔锻造，锻造完成后随炉冷却，得到钛合金锻坯；
3)将步骤2)中获得的钛合金锻坯加热至工艺温度并保温，然后进行一镦一拔锻造，锻造完成后随炉冷却，得到钛合金锻坯；
4)将步骤3)所得钛合金锻坯加热至工艺温度并保温，然后进行拔长锻造，锻造后随炉冷却，得到多组元钛合金锻件。


2.根据权利要求1所述的一种多组元钛合金锻件的制备方法，其特征在于，步骤2)中，工艺温度为钛合金相变点以上20℃～150℃，保温时间t＝η×δ，其中，δ为坯料的横截面直径，加热系数η＝0.6～1.0。


3.根据权利要求1所述的一种多组元钛合金锻件的制备方法，其特征在于，步骤2)中，每次变形量控制在50％～70％，且每火次镦粗的高径比为1:(0.8～1.2)，每火次拔长时高径比为(1.5～2.5):1。


4.根据权利要求1所述的一种多组元钛合金锻件的制备方法，其特征在于，步骤2)中，锻造...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利军，刘娣，田军强，周中波，吴天栋，张晨辉，薛祥义，
申请(专利权)人：西安西工大超晶科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61