一种750℃级高温钛合金棒材及其锻造方法技术

本发明专利技术公开了750℃级高温钛合金大规格棒材及其锻造方法，其组分包括Al、Sn、Zr、Ni、Cr、Mo、Nb、W、Si、Fe、Ta、Y，余量为Ti；锻造方法包括预热处理、开坯锻造、相变点以下20℃～50℃锻造、相变点以上150℃～350℃锻造、相变点以下20℃～50℃锻造、相变点以上120℃～300℃锻造、相变点以下锻、锻后热处理。本发明专利技术750℃级高温钛合金大规格棒材与国际上先进的Ti600和Ti60合金相比，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

【技术实现步骤摘要】
一种750
℃
级高温钛合金棒材及其锻造方法


[0001]本专利技术属于有色金属加工
，涉及一种α型钛合金及该钛合金棒材及其锻造方法，特别是涉及一种航空发动机耐热部件用750℃级高温钛合金大规格棒材及其锻造方法。

技术介绍

[0002]近年来，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、以及具有减重效益的设计原则，高温钛合金可部分替代耐热钢和高温合金，减轻部分重量，作为航空器领域的重要材料。特别地，高温钛合金属于航空发动机的关键材料，适用于航空发动机的压气机盘叶片和机匣等部位。
[0003]目前，应用在航空领域的高温钛合金主要有Ti60和Ti600合金，其耐热温度达到550℃左右，而对航空结构件耐热温度和减重效应的双重需求不断增加的情况下，对高温钛合金的耐热温度需求也在不断增加。
[0004]α型钛合金对热加工工艺的参数敏感，热变形后的组织及性能难以控制，此外钛合金加工温度高，锭坯开坯锻造难度大，因此要求采用大型锻造设备以及合理的锻造工艺，避免锻造过程中出现的各种缺陷。现有的α型型钛合金的锻造工艺大多数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，上述锻造工艺容易导致钛合金产品各个部位出现组织不均匀、再结晶现象不完全以及产生加工流线等缺陷。
[0005]综合上述，亟待一种较现有常规航空用钛合金使用温度高的高温钛合金，并提供一种解决现有缺陷的钛合金的锻造方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例的目的在于提供一种750℃级高温钛合金棒材及其锻造方法，所得钛合金在750℃下具有良好的综合力学性能，并在750℃下可长期使用，本专利技术锻造方法生产出直径Φ200mm～Φ400mm的棒材，组织均匀，力学性能高且稳定性强，探伤满足AMS
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STD
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2154A级要求，适用于工业化生产。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是，一种750℃级高温钛合金棒材，按照质量百分比计，由以下组分构成：Al:5.0％
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6.0％，Sn:3.0％
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6.0％，Zr:2.0％
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3.0％，Ni:0.5％
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1.5％，Cr:1.5％
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2.5％，Mo:0.5％
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2.0％，Nb:0.8％
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1.5％，W:1.0％
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3.0％，Si:0.3％
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0.8％，Fe:0.5％
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1.5％，Ta:0.3％
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1.5％，Y:0.5％
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1.5％，余量为Ti。
[0008]本专利技术的另一专利技术目的，在于提供上述750℃级高温钛合金棒材的锻造方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，预热处理；
[0010]步骤2，开坯锻造；
[0011]步骤3，相变点以下20℃～50℃锻造；
[0012]步骤4，相变点以上150℃～350℃锻造；
[0013]步骤5，相变点以下20℃～50℃锻造；
[0014]步骤6，相变点以上120℃～300℃锻造；
[0015]步骤7，相变点以下锻造；
[0016]步骤8，采用锻后热处理方式，对步骤7所得锻坯在T
β
‑
50℃和T
β
‑
300℃采用分级热处理，中间采用随炉冷却的方式，即得750℃级高温钛合金棒材；
[0017]其中，步骤1中，预热处理具体为：将含有750℃级高温钛合金棒材的成分及其质量百分数的大型工业钛合金铸锭作为原料，转移至加热炉中，炉内加热温度设定为β相变点以上350℃～500℃，保温20h～40h，得到预热处理的钛合金铸锭；
[0018]步骤2中，开坯锻造具体为：对预热处理的钛合金铸锭进行开坯锻造，开坯加热温度为相变点以上200℃～300℃，加热保温时间为300min～450min，进行1火次；然后对该钛合金铸锭进行3火次～6火次的镦拔锻造，每火次锻造温度递减85℃～120℃，每火次锻造比控制在1.5～2.0，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬；镦拔锻造，采用两镦两拔、一镦两拔、或两拔一镦。
[0019]进一步地，步骤3中，相变点以下20℃～50℃锻造具体为：对步骤2所得锻坯进行1火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点下20℃～50℃，加热保温时间为300min～450min；锻造比控制在1.3～1.8之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬。
[0020]进一步地，步骤4中，相变点以上150℃～350℃锻造具体为：对步骤3所得锻坯进行1火次～2火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上150℃～350℃，加热保温时间为300min～450min，每火次锻造温度递减60℃～80℃，锻造比控制在1.5～2.0，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬。
[0021]进一步地，步骤5中，相变点以下20℃～50℃锻造具体为：对步骤4所得锻坯进行3火次镦拔锻造，物料加热至T
β
‑
20℃换向镦拔、T
β
‑
25℃对角拔长加镦拔、T
β
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30℃两镦两拔，每一个火次的加热保温时间为250min～450min；锻后采用空冷或者水淬。
[0022]进一步地，步骤6中，相变点以上120℃～300℃锻造具体为：对步骤5所得锻坯进行1火次～2火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上120℃～300℃，加热保温时间为300min～450min；每火次锻造温度递减30℃～50℃，锻造比控制在1.5～2.0之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬，获得等轴β晶粒中间坯料。
[0023]进一步地，步骤7中，相变点以下锻造具体为：对步骤6所得锻坯进行2火次镦拔锻造，物料加热至相变点以下T
β
‑
30℃换向镦拔、T
β
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35℃对角拔长加镦拔，每一个火次的加热保温时间为250min～450min；锻后采用空冷或者水淬；然后再进行T
β
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40℃倒棱拔长，T
β
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45℃摔圆拔长，锻造比控制在1.2～1.9，每一个火次的加热保温时间为250min～450min；锻后采用空冷或者水淬。
[0024]进一步地，步骤8中，每级热处理时间为20h～40h。
[0025]进一步地，步骤1～7中，每一火次进行前，还包括对锻坯表面刷抗氧化涂层的步骤。
[0026]更进一步地，抗氧化涂层采用TLC1350
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1、TB1200
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15、TB1200
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16或TB1260
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18。
[0027]本专利技术的有益效果是：
[0028](1)首先采取锻前成分均匀化热处理，使得该钛合金的中的重金属元素更加均匀分布，防止成分偏析。其次，两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种750℃级高温钛合金棒材，其特征在于，按照质量百分比计，由以下组分构成：Al:5.0％
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6.0％，Sn:3.0％
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6.0％，Zr:2.0％
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3.0％，Ni:0.5％
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1.5％，Cr:1.5％
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2.5％，Mo:0.5％
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2.0％，Nb:0.8％
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1.5％，W:1.0％
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3.0％，Si:0.3％
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0.8％，Fe:0.5％
‑
1.5％，Ta:0.3％
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1.5％，Y:0.5％
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1.5％，余量为Ti。2.如权利要求1所述的一种750℃级高温钛合金棒材的锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，预热处理；步骤2，开坯锻造；步骤3，相变点以下20℃～50℃锻造；步骤4，相变点以上150℃～350℃锻造；步骤5，相变点以下20℃～50℃锻造；步骤6，相变点以上120℃～300℃锻造；步骤7，相变点以下锻造；步骤8，采用锻后热处理方式，对步骤7所得锻坯在T
β
‑
50℃和T
β
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300℃采用分级热处理，中间采用随炉冷却的方式，即得所述750℃级高温钛合金棒材；其中，步骤1中，所述预热处理具体为：将含有所述750℃级高温钛合金棒材的成分及其质量百分数的大型工业钛合金铸锭作为原料，转移至加热炉中，炉内加热温度设定为β相变点以上350℃～500℃，保温20h～40h，得到预热处理的钛合金铸锭；步骤2中，所述开坯锻造具体为：对预热处理的钛合金铸锭进行开坯锻造，开坯加热温度为相变点以上200℃～300℃，加热保温时间为300min～450min，进行1火次；然后对该钛合金铸锭进行3火次～6火次的镦拔锻造，每火次锻造温度递减85℃～120℃，每火次锻造比控制在1.5～2.0，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬；所述镦拔锻造，采用两镦两拔、一镦两拔、或两拔一镦。3.根据权利要求2所述的一种750℃级高温钛合金棒材的锻造方法，其特征在于，步骤3中，所述相变点以下20℃～50℃锻造具体为：对步骤2所得锻坯进行1火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点下20℃～50℃，加热保温时间为300min～450min；锻造比控制在1.3～1.8之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬。4.根据权利要求2所述的一种750℃级高温钛合金棒材的锻造方法，其特征在于，步骤4中，所述相变点以上1...

【专利技术属性】
技术研发人员：安震，张海鸿，齐铭，丁旭，张阔，
申请(专利权)人：西安航空学院，
类型：发明
国别省市：