一种近α型钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种近α型钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺，涉及钛合金锻件制备技术领域。本发明专利技术将使用的原材料依次经过制坯、a+β区预锻、β锻造、固溶处理和时效处理，通过调整处理工艺参数，实现了近α型高温热强钛合金长针状α相交错编织的网篮组织，具体特征为：β晶粒长宽比在1.5

【技术实现步骤摘要】
一种近
α
型钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺


[0001]本专利技术涉及近α型高温热强钛合金锻件制备
，尤其涉及一种近α型钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺。

技术介绍

[0002]近α型高温热强钛合金，如Ti6242s等，具有优异的高温强度、蠕变抗力和疲劳裂纹扩展阻力，广泛应用于航空发动机轮盘、鼓筒等。该类合金锻件采用的α+β区锻造、α+β区热处理(固溶+时效)的工艺路线，已在航空锻造领域广泛应用。由于该工艺路线得到的是α+β态组织，其保载疲劳敏感性较高，严重威胁航空发动机的服役寿命，而β态网篮组织不仅保载疲劳敏感性较低，并且具有更高的高温强度、断裂韧性及疲劳寿命，可提高航空发动机的安全性和可靠性。
[0003]由于近α型钛合金的β稳定元素浓度低，具有淬透性极差的特点，锻造窗口很窄，若采用常规的β锻造及热处理技术，得到的组织为α集束交织的网篮组织，其晶内组织含有大量α并列组织和大块α相，会对疲劳性能产生不利影响，降低服役寿命，很难实现具有长针状α相交错编制的网篮组织，在国内尚未有成功的试制经验。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种近α型高温热强钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺，解决了近α型高温热强钛合金在常规β锻后网篮组织不理想的问题，实现了具有长针状α相交错编制的网篮组织，其综合性能优异，能满足航空发动机锻件更高的服役性能要求。
[0005]本专利技术提供了一种近α型钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺，包括以下步骤：
[0006]S1、对原材料进行制坯，得到坯料A；
[0007]S2、a+β区预锻：
[0008]将步骤S1中所述坯料A进行锻造处理，所述锻造加热温度为T
β
‑
(30
‑
50)℃，加热系数为0.5
‑
0.8min/mm，每火次变形量控制在15～45％之间，得到坯料B；
[0009]S3、β锻造：
[0010]对步骤S2中所述坯料B进行β锻造，所述β锻造温度为T
β
+(10
‑
30)℃，加热系数为0.2
‑
0.5min/mm，变形量控制在20
‑
40％之间，锻后冷却至室温，得到坯料C；
[0011]S4、固溶处理：
[0012]对步骤S3中所述坯料C进行固溶处理，固溶加热温度为T
β
‑
(20
‑
50)℃，出炉油冷至室温，得到坯料D；
[0013]S5、时效处理：
[0014]对步骤S4中所述坯料D进行时效处理，时效温度为595℃，出炉空冷至室温。
[0015]优选地，步骤S2中所述锻造加热温度为T
β
‑
40℃，加热系数为0.6min/mm。
[0016]优选地，步骤S3中所述锻造加热温度为T
β
+25℃，加热系数为0.35min/mm。
[0017]进一步优选地，步骤S3中进行β锻造后立即水冷，再进行热处理，通过β
‑
α＇
‑
α相变得到交错编织的网篮组织，得到晶内α相长宽比≥10。
[0018]优选地，步骤S3中所述锻造压下速度为5
‑
10mm/s，可在保证金属充填完整的同时，减少锻造时间，再通过控制锻后转移时间至25s内，来减少坯料在空气中的暴露时间，从而提高终锻温度，保证水冷效果。
[0019]优选地，步骤S3中，将变形量控制在20
‑
40％之间，可以保证晶界破碎的同时，将β晶粒的长宽比控制在1.5
‑
3之间，能够降低β再结晶晶粒的含量，降低力学性能在不同方向的差异，得到均匀一致的晶内组织。
[0020]优选地，步骤S3中所述锻后冷却转移时间≤25s。
[0021]优选地，步骤S4中所述固溶加热温度为T
β
‑
25℃。
[0022]优选地，步骤S4中，在固溶后采用油冷，相对于常规固溶后采用的空冷，油冷可进一步将α相厚度控制在2～4um之间，并保留更多的β相基体，在随后的时效过程中分解强化，能够提高强度和疲劳寿命，综合性能优异。
[0023]优选地，步骤S4中所述油冷转移时间≤30s。
[0024]钛合金β锻网篮组织的编织程度，从根本上与其自身淬透性关系很大，当自β区的相对冷却速度较慢时，次生α相由晶界向晶内生长，形成位向相同、相互平行的片层状α组织，即α集束；加快冷却速度，晶内形核位置及数量增多，α集束宽变小，位向变多，相互交错，网篮组织编织程度越强，水冷条件下，晶内析出针状马氏体α＇，在固溶时转化为α网篮组织，几乎无晶界α并列组织。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的近α型钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺实现了近α型高温热强钛合金长针状α相交错编制的网篮组织，其具体表现为：β晶粒长宽比在1.5
‑
3之间，晶内长针状α相长宽比≥10，α相平均宽度为2
‑
4um，晶内α并列组织和大块α相极少，该网篮组织综合性能优异，保载疲劳敏感度＜2.5，能够满足航空发动机锻件更高的服役性能要求。
附图说明
[0026]图1是采用本专利技术实施例1提供的制备工艺得到的近α型高温热强钛合金锻件长针状网篮组织；
[0027]图2是采用常规β锻造及热处理后得到的近α型高温热强钛合金锻件的网篮组织。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例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的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利技术所保护的范围。
[0029]下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述原料和助剂，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
[0030]实施例1
[0031]一种Ti6242s钛合金发动机轮盘锻件的锻造工艺，具体步骤如下：
[0032]S1、对原材料进行a+β区制坯：
[0033]原材料规格为重量为144kg，化学成分如下：
[0034]元素AlSnZrMoSiFeCNOH含量wt％6.022.013.981.980.0650.0110.0130.00250.120.0015
[0035]采用金相法测得相变点T
β
＝1010℃，将所述原材料置于电炉中加热至T
β
‑
40℃，加热系数0.6mm/min，加热完毕后将原材料从加热电炉中取出，采用31.5MN快锻机，分3
‑
4火将坯料由镦粗至每次压下量≤50mm，锻后空冷至室温，得到坯料A；
[0036]S2、a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近α型钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、对原材料进行制坯，得到坯料A；S2、a+β区预锻：将步骤S1中所述坯料A进行锻造处理，所述锻造加热温度为T
β
‑
(30
‑
50)℃，加热系数为0.5
‑
0.8min/mm，每火次变形量控制在15～45％之间，得到坯料B；S3、β锻造：对步骤S2中所述坯料B进行β锻造，所述β锻造温度为T
β
+(10
‑
30)℃，加热系数为0.2
‑
0.5min/mm，变形量控制在20
‑
40％之间，锻后冷却至室温，得到坯料C；S4、固溶处理：对步骤S3中所述坯料C进行固溶处理，固溶加热温度为T
β
‑
(20
‑
50)℃，出炉油冷至室温，得到坯料D；S5、时效处理：对步骤S4中所述坯料D进行时效处理，时效温度为595℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：马玉斌，冯璐，张凯，史占奎，冯晓花，肖君，
申请(专利权)人：西安三角防务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：