改善超高强韧β型钛合金各向异性和强韧匹配的锻造方法技术

本发明专利技术属于新型β型钛合金热加工领域，具体为改善超高强韧β型钛合金各向异性和强韧匹配的锻造方法。该方法包括：均匀化处理棒料，其中，加热温度按(Tβ+30)～(Tβ+100)℃执行，进行15～30h高温均匀化处理；高温换向镦拔锻造，每火次的加热温度依次降低20～50℃，加热温度的范围为(Tβ+30)～(Tβ+100)℃；制坯锻造，得到坯料；对坯料进行等温锻造，得到锻件。本发明专利技术制定了β型钛合金锻造工艺规范，大大改善了TB17钛合金各向异性的问题，同时使其强度和塑韧性达到良好匹配。和塑韧性达到良好匹配。和塑韧性达到良好匹配。

【技术实现步骤摘要】
改善超高强韧
β
型钛合金各向异性和强韧匹配的锻造方法


[0001]本专利技术属于新型β型钛合金热加工领域，具体为改善超高强韧β型钛合金各向异性和强韧匹配的锻造方法。

技术介绍

[0002]亚稳β型钛合金由于具有较高的比强度、深淬透性、良好的抗腐蚀性能、优异的冷热成型性以及可通过热处理强化获得优异的强度
‑
塑性
‑
韧性匹配，是一种理想的结构用钛合金材料。近些年亚稳β型钛合金在国内外已广泛应用于军事、航空航天等重要领域。
[0003]TB17钛合金是我国自主研发，具有自主知识产权的一种新型亚稳β型钛合金，该合金经热处理后强度可达1260MPa以上，并具有良好的强度
‑
塑性
‑
韧性匹配，是一种发展前景良好的航空结构用超高强韧钛合金。但实际生产中TB17钛合金频繁出现力学性能各向异性强以及强韧性匹配度不佳的问题，无法满足飞机制造对钛合金锻件或零件的需要，因此合理制定主导工艺及热加工参数是改善超高强韧β型钛合金各向异性和强韧匹配性的重要因素。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：本专利技术目的是提供改善超高强韧β型钛合金各向异性和强韧匹配的锻造方法，通过均匀化处理、高温换向镦拔锻造、制坯锻造及等温锻造的方式解决TB17钛合金力学性能各向异性强以及强韧性匹配度不佳的问题。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种改善超高强韧β型钛合金各向异性和强韧匹配的锻造方法，包括以下步骤：
[0007]均匀化处理棒料，其中，加热温度按(Tβ+30)～(Tβ+100)℃执行，进行15～30h高温均匀化处理；
[0008]高温换向镦拔锻造，每火次的加热温度依次降低20～50℃，加热温度的范围为(Tβ+30)～(Tβ+100)℃；
[0009]制坯锻造，得到坯料；
[0010]对坯料进行等温锻造，得到锻件。
[0011]高温换向镦拔锻造，包括：
[0012]第一火次：按(Tβ+30)～(Tβ+100)℃
×
(0.4～0.8)min/mm加热规范加热，镦粗后换向拔长，镦粗变形量控制在45％，倒棱至八方；
[0013]第二火次：按(Tβ+30)～(Tβ+80)℃
×
(0.4～0.8)min/mm加热规范加热，镦粗后换向拔长，镦粗变形量控制在40％，倒棱至八方；
[0014]第三火次：加热规范按(Tβ+30)～(Tβ+50)℃
×
(0.4～0.8)min/mm加热规范加热，一镦一拔，镦粗变形量控制在35％，倒棱至八方。
[0015]制坯锻造，包括：
[0016]若不存在热料回炉问题，每火次均按(Tβ+30)～(Tβ+50)℃
×
(0.4～0.8)min/mm加
热规范加热；每火次变形量控制在35％，拔长至锻坯尺寸；
[0017]若存在热料回炉问题，第一火次：按(Tβ+30)～(Tβ+50)℃
×
(0.4～0.8)min/mm加热规范加热；其他火次：按(Tβ+30)～(Tβ+50)℃
×
(0.2～0.4)min/mm加热规范加热，每火次变形量控制在35％，拔长至锻坯尺寸。
[0018]等温锻造的加热规范为：
[0019]按(Tβ+30)～(Tβ+50)℃
×
(0.4～0.8)min/mm执行，沿厚度方向镦粗，变形量控制在30％左右，压下速率控制在0.1～5mm/s。
[0020]均匀化处理时，表面需要涂抗氧化涂料。
[0021]所有的加热过程均通过电炉加热。
[0022]坯料转移时间≤60s，锻造变形过程小于等于5min，锻造变形完成后终锻温度不低于750℃。
[0023]锻造方式是自由锻造。
[0024]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0025]1、传统的锻件坯料锻造时是按照0.4～0.8加热系数进行保温后出炉锻造。本专利技术是对锻件坯料预先进行高温长时间均匀化处理，使得元素之间充分扩散，提高微区成分均匀性，锻件内部组织发生静态再结晶并长大趋于一致，提高了TB17钛合金组织均匀性。
[0026]2、传统工艺在低温锻造((Tβ
‑
40)～(Tβ+30)℃)得到的锻件坯料纵向和横向(弦向)力学性能差异大，同时存在塑性(横向)不符合标准值、断裂韧性值较低的情况，强韧匹配性差。本专利技术是对锻件进行高温换向镦拔锻造的基础上，增加一火次等温锻造，等温锻造过程中锻件的应力场、温度场趋于均匀，锻件内部组织充分进行动态再结晶并编制为网篮组织，保证了锻件组织均匀性，改善了锻件力学性能的各向异性，使得锻件具有良好的强度
‑
塑性
‑
韧性匹配。
[0027]3、本专利技术工艺简单可行，可操作性强，特别适用于改善超高强韧β型钛合金锻件各向异性和强韧匹配性的锻造，以满足飞机制造对钛合金锻件或零件的需求。
附图说明
[0028]图1为实施例中锻件坯料的显微组织图。
[0029]图2为实施例中最终锻件的显微组织图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供改善超高强韧β型钛合金各向异性和强韧匹配的锻造方法，包括：
[0031]均匀化处理
[0032]加热温度按(Tβ+30)～(Tβ+100)℃执行，进行24h高温均匀化处理(表面需要涂抗氧化涂料)。
[0033]高温换向镦拔锻造
[0034]第一火次：加热规范按(Tβ+30)～(Tβ+100)℃
×
(0.4～0.8)min/mm执行，一镦一拔(换向)，镦粗变形量控制在45％，倒棱至八方；
[0035]第二火次：加热规范按(Tβ+30)～(Tβ+80)℃
×
(0.4～0.8)min/mm执行，一镦一拔(换向)，镦粗变形量控制在40％，倒棱至八方；
[0036]第三火次：加热规范按(Tβ+30)～(Tβ+50)℃
×
(0.4～0.8)min/mm执行，一镦一拔，镦粗变形量控制在35％，倒棱至八方。
[0037]制坯锻造
[0038]加热规范按(Tβ+30)～(Tβ+50)℃
×
(0.4～0.8)min/mm执行(热料回炉可不进行低温阶段保温，高温保温时间按(0.2～0.4)min/mm计算)，每火次变形量控制在35％，拔长至锻坯尺寸。
[0039]等温锻造
[0040]加热规范按(Tβ+30)～(Tβ+50)℃
×
(0.4～0.8)min/mm执行，厚度方向镦粗，变形量控制在30％左右，压下速率控制在5mm/s；
[0041]本专利技术实施例公开了一种改善超高强韧TB17钛合金各向异性和强韧匹配性的锻造方法，主要包括以下几个步骤：
[0042]步骤一：将棒料表面涂覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善超高强韧β型钛合金各向异性和强韧匹配的锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：均匀化处理棒料，其中，加热温度按(Tβ+30)～(Tβ+100)℃执行，进行15～30h高温均匀化处理；高温换向镦拔锻造，每火次的加热温度依次降低20～50℃，加热温度的范围为(Tβ+30)～(Tβ+100)℃；制坯锻造，得到坯料；对坯料进行等温锻造，得到锻件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，高温换向镦拔锻造，包括：第一火次：按(Tβ+30)～(Tβ+100)℃
×
(0.4～0.8)min/mm加热规范加热，镦粗后换向拔长，镦粗变形量控制在45％，倒棱至八方；第二火次：按(Tβ+30)～(Tβ+80)℃
×
(0.4～0.8)min/mm加热规范加热，镦粗后换向拔长，镦粗变形量控制在40％，倒棱至八方；第三火次：加热规范按(Tβ+30)～(Tβ+50)℃
×
(0.4～0.8)min/mm加热规范加热，一镦一拔，镦粗变形量控制在35％，倒棱至八方。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制坯锻造，包括：若不存在热料回炉问题，每火次均按(Tβ+30)～(Tβ+50)℃
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋珂，秦卫东，唐军，刘刚伟，孙亚利，
申请(专利权)人：陕西宏远航空锻造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：