一种大规格纯钛细晶棒材的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种大规格纯钛细晶棒材的制备方法，包括如下步骤：S1、单相区锻造：在相变点温度以上对坯料进行锻造，通过增加变形量使得坯料原始铸态组织得以充分破碎；S2、两相区锻造：在相变点温度以下对坯料进行锻造，进一步细化和均匀化坯料组织；S3、低温成形锻造：在相变点温度以下对坯料进行锻造；S4、再结晶退火：在相变点温度以下对坯料进行再结晶退火得到棒坯，经机加后得到成品棒材。该方法采用自由锻造成型，通过优化加热保温温度、单相区变形量和两相区变形量，大量减少传统工艺的火次，并匹配再结晶退火温度控制棒材的组织，最终制备出的大规格纯钛细晶棒材。终制备出的大规格纯钛细晶棒材。

【技术实现步骤摘要】
一种大规格纯钛细晶棒材的制备方法


[0001]本专利技术属于钛合金加工
，涉及一种大规格纯钛细晶棒材的制备方法。

技术介绍

[0002]纯钛质量轻、耐腐蚀性好且具有优良的生物相容性，因此作为医学界理想的医用植入件材料。纯钛在大多数介质中，特别是中性、氧化性和海水等介质中有较高的耐腐蚀性，且具有优良的焊接性能等特点也被广泛应用于化工设备、舰船底部零件、海水淡化装置等。目前传统制备纯钛细晶的锻造方法，主要是通过增加单相区变形量和两相区变形量，其缺点为：火次多、加工周期长、成本高、成品率低、组织较粗且不均匀。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种大规格纯钛细晶棒材的制备方法，采用自由锻造成型，通过优化加热保温温度、单相区变形量和两相区变形量，大量减少传统工艺的火次，并匹配再结晶退火温度控制棒材的组织，最终制备出的大规格纯钛细晶棒材，晶粒度可达到ASTM E112
‑
13标准中7级以上。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]一种大规格纯钛细晶棒材的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S1、单相区锻造：在相变点温度以上对坯料进行锻造，通过增加变形量使得坯料原始铸态组织得以充分破碎；
[0007]S2、两相区锻造：在相变点温度以下对坯料进行锻造，进一步细化和均匀化坯料组织；
[0008]S3、低温成形锻造：在相变点温度以下对坯料进行锻造；
[0009]S4、再结晶退火：在相变点温度以下对坯料进行再结晶退火得到棒坯，经机加后得到成品棒材。
[0010]进一步地，所述S1中在相变点温度以上对坯料进行两火次锻造，具体步骤如下：
[0011]第一火次：加热温度为1040℃～1170℃，加热系数为0.45min/mm～0.65min/mm，先对坯料的四个棱角卯镦，卯镦速率为50～90mm/s，采用镦拔工艺锻造，镦拔锻比控制在1.6～2.0，慢速分锤镦粗，镦粗速率为5～25mm/s，拔长采用横砧拔长，拔长速率50～90mm/s，锻造完成后空冷；
[0012]第二火次：加热温度为940℃～1020℃，加热系数为0.45min/mm～0.65min/mm，采用镦拔倒八方工艺锻造，镦拔锻比控制在1.6～2.0，慢速分锤镦粗，镦粗速率为5～25mm/s，拔长方式为轴向拔长，轴向拔长速率为50～90mm/s，其中，第一次拔长为单方向拔长，第二次拔长为往返式拔长，轴向拔长过程送进量为100～300mm，锻后冷却方式为空冷；
[0013]控制单相区锻造的累积变形量大于30，第一火次锻造开始时，物料表面温降≤150℃，第一火次锻造结束时，物料表面温降≤250℃；第二火次锻造开始时，物料表面温降≤150℃，第二火次锻造结束时，物料表面温降≤250℃。
[0014]进一步地，所述S1中单相区锻造工模具的上砧使用砧宽为500～700mm的平砧，下砧使用砧宽为800～1000mm的平砧。
[0015]进一步地，所述S2中在相变温度以下80℃～150℃对坯料进行两火次锻造，加热系数为0.60min/mm～0.80min/mm，具体步骤如下：
[0016]第一火次：采用镦粗、拔长、镦粗、拔长工艺对坯料进行锻造，第一火锻造完成后热料回炉，回炉保温时间为60min～120min；
[0017]第二火次：采用拔长、倒八方工艺对坯料进行锻造，锻造完成后空冷；
[0018]所述第一火次和第二火次中的拔长均为轴向往返式拔长，拔长速率为50～90mm/s，轴向拔长过程中第一锤送进量为300mm～350mm，其余送进量为200mm，所述第一火次和第二火次中的镦拔锻比为1.5～1.8；
[0019]控制两相区锻造的累积变形量大于8，第一火次锻造开始时，物料表面温降≤150℃，第一火次锻造结束始时，物料表面温降≤250℃；第二火次锻造开始时，物料表面温降≤150℃，第二火次锻造结束时，物料表面温降≤250℃。
[0020]进一步地，所述S2中两相区锻造工模具的上砧使用砧宽为500～700mm的平砧，下砧使用砧宽为500～700mm的平砧。
[0021]进一步地，所述S3中在相变点温度以下对坯料进行两火次锻造，具体步骤如下：
[0022]第一火次：将坯料在600℃～750℃保温和拔长，加热系数为0.60min/mm～0.80min/mm，拔长速率为50～90mm/s，第一锤拔长过程的送进量为200mm～250mm，其余拔长过程的送进量为200mm，第一火次锻造完后热料回炉；
[0023]第二火次：回炉保温时间为60min～120min，保温温度为600℃～750℃，采用拔长和摔圆工艺，锻造冷却方式后空冷；
[0024]控制低温成形锻造的累积变形量大于4.5，第一火次锻造开始时，物料表面温降≤150℃，第一火次锻造结束时，物料表面温降≤250℃；第二火次锻造开始时，物料表面温降≤150℃，第二火次锻造结束时，物料表面温降≤250℃。
[0025]进一步地，所述S3中拔长时的上砧使用砧宽为300～500mm的平砧，下砧使用砧宽为300～500mm的平砧，摔圆过程中上砧使用砧宽为300～500mm的平砧，下砧使用V型砧。
[0026]进一步地，所述S4中的再结晶退火环境为大气气氛，退火温度为600℃～750℃，保温时间为120min～360min，冷却方式为空冷。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0028]一种大规格纯钛细晶棒材的制备方法，通过单相区锻造、两相区锻造及低温成形锻造的加热温度、始锻温度、终锻温度、每火次变形量、变形火次和每火次累积变形量的控制，通过再结晶退火温度和冷却方式的控制，最终控制纯钛棒材的组织和性能；采用本专利技术制备的大规格纯钛细晶棒材，其组织均匀，晶粒度可达到ASTM E112
‑
13标准中7级以上，探伤及室温拉伸性能满足技术协议要求。
[0029]本专利技术中，通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0030]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本
专利技术的原理。
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1(a)是实施例1制备的大规格纯钛细晶棒材退火后横向高倍组织；
[0033]图1(b)是实施例1制备的大规格纯钛细晶棒材退火后纵向高倍组织；
[0034]图2(a)是实施例2制备的大规格纯钛细晶棒材退火后横向高倍组织；
[0035]图2(b)是实施例2制备的大规格纯钛细晶棒材退火后纵向高倍组织；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规格纯钛细晶棒材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、单相区锻造：在相变点温度以上对坯料进行锻造，通过增加变形量使得坯料原始铸态组织得以充分破碎；S2、两相区锻造：在相变点温度以下对坯料进行锻造，进一步细化和均匀化坯料组织；S3、低温成形锻造：在相变点温度以下对坯料进行锻造；S4、再结晶退火：在相变点温度以下对坯料进行再结晶退火得到棒坯，经机加后得到成品棒材。2.根据权利要求1所述的一种大规格纯钛细晶棒材的制备方法，其特征在于，所述S1中在相变点温度以上对坯料进行两火次锻造，具体步骤如下：第一火次：加热温度为1040℃～1170℃，加热系数为0.45min/mm～0.65min/mm，先对坯料的四个棱角卯镦，卯镦速率为50～90mm/s，采用镦拔工艺锻造，镦拔锻比控制在1.6～2.0，慢速分锤镦粗，镦粗速率为5～25mm/s，拔长采用横砧拔长，拔长速率50～90mm/s，锻造完成后空冷；第二火次：加热温度为940℃～1020℃，加热系数为0.45min/mm～0.65min/mm，采用镦拔倒八方工艺锻造，镦拔锻比控制在1.6～2.0，慢速分锤镦粗，镦粗速率为5～25mm/s，拔长方式为轴向拔长，轴向拔长速率为50～90mm/s，其中，第一次拔长为单方向拔长，第二次拔长为往返式拔长，轴向拔长过程送进量为100～300mm，锻后冷却方式为空冷；控制单相区锻造的累积变形量大于30，第一火次锻造开始时，物料表面温降≤150℃，第一火次锻造结束时，物料表面温降≤250℃；第二火次锻造开始时，物料表面温降≤150℃，第二火次锻造结束时，物料表面温降≤250℃。3.根据权利要求2所述的一种大规格纯钛细晶棒材的制备方法，其特征在于，所述S1中单相区锻造工模具的上砧使用砧宽为500～700mm的平砧，下砧使用砧宽为800～1000mm的平砧。4.根据权利要求1所述的一种大规格纯钛细晶棒材的制备方法，其特征在于，所述S2中在相变温度以下80℃～150℃对坯料进行两火次锻造，加热系数为0.60min/mm～0.80min/mm，具体步骤如下：第一火次：采用镦粗、拔长、镦粗、拔长工艺对坯料进行锻造，第一火锻造完成后热料回炉，回炉保...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向宏，李洁瑶，李少强，王涛，周俊，王凯旋，杜予晅，冯勇，
申请(专利权)人：西部超导材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：