一种L型钛合金薄壁型材的制备方法技术

本发明专利技术涉及航空型材技术领域，尤其涉及一种L型钛合金薄壁型材的制备方法，包括：制备钛合金铸锭，对钛合金铸锭进行化学成分检测和相变点T

【技术实现步骤摘要】
一种L型钛合金薄壁型材的制备方法


[0001]本专利技术涉及航空型材
，尤其涉及一种L型钛合金薄壁型材的制备方法。

技术介绍

[0002]钛合金薄壁型材是一种近净成型的半成品，不需机加工或经过少量机加工后直接作为构件使用，是飞机用料中的主要品种之一。
[0003]钛合金薄壁型材由于尺寸及形位要求较高，表面质量要求严格，且钛合金的加工温度范围窄，变形抗力大等原因，导致钛合金型材的制备存在难度较大，材料利用率较低，产品质量不稳定等问题，目前，我国高质量钛合金薄壁型材主要以进口为主。
[0004]钛合金薄壁型材生产主要采用挤压和机加的工艺，其中挤压工艺存在型材表面质量和尺寸精度控制差、挤压模具寿命短等问题；机加工艺存在生产效率低、材料利用率低，制造成本高等问题，机加工薄壁型材长度受限。上述两种方法都很难制造出批量且质量稳定的钛合金薄壁型材。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种L型钛合金薄壁型材的制备方法，用以解决现有薄壁型材轧制过程中存在降温快、变形难、易开裂等技术问题，采用本专利技术的制备方法能够批量生产出力学性能稳定、尺寸和显微组织均匀、壁厚1.5mm~5mm的钛合金薄壁型材，且型材的形位尺寸及弯曲度均满足设计要求，具有生产效率高，材料利用率高，成品率高的优势。通过本专利技术的制备方法，可满足航空用钛合金薄壁型材的各项指标。
[0006]根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种L型钛合金薄壁型材的制备方法，包括如下步骤：步骤1：制备钛合金铸锭，对所述钛合金铸锭进行化学成分检测和相变点T
β
检测；步骤2：将制备的所述钛合金铸锭进行改锻，制成棒坯一；步骤3：将制成的所述棒坯一轧制成棒坯二；步骤4：采用横列式轧机将制成的棒坯二轧制为L型钛合金薄壁型材，成品道次前进行补温处理；步骤5：将经过步骤4轧制后的型材进行刨床或水切割设备切边定尺；步骤6：对型材表面进行喷砂处理，再进行酸洗处理；步骤7：采用矫直工装对型材进行压矫热处理；步骤8：采用喷砂机对型材进行喷砂表面处理。
[0007]本专利技术一种L型钛合金薄壁型材的制备方法先制备钛合金铸锭，再将钛合金铸锭经改锻、轧制成棒坯二，然后采用横列式轧机将制成的棒坯二采用特殊的孔型轧制方式轧制为L型钛合金薄壁型材，保证轧制过程料形咬入的稳定性，不容易轧偏，同时便于调整。成品道次前进行补温处理，由于钛合金型材的壁厚较薄，坯料经过多道次轧制，成品孔型道次前，型材坯料壁厚仅为2.5mm左右，导致坯料温度大幅度降低，变形抗力提高，本专利技术在型材
终轧成品孔型道次前，增加电阻加热补温炉，通过对过程坯料的补温，使坯料达到目标温度，并温度分布均匀，从而保证型材成品尺寸的一致性和表面质量。将经过轧制后的型材进行刨床或水切割设备切边定尺，对型材表面进行喷砂处理，再进行酸洗处理，采用矫直工装对型材进行压矫热处理，采用喷砂机对型材进行喷砂表面处理，可以生产出力学性能稳定、尺寸和显微组织均匀、壁厚1.5mm~5mm的钛合金薄壁型材，且型材的形位尺寸及弯曲度均满足设计要求，具有生产效率高，材料利用率高，成品率高的优势。通过此制备方法，可满足航空用钛合金薄壁型材的各项指标，能有效解决薄壁型材轧制过程中降温快、变形难、易开裂的问题。
[0008]进一步地，所述步骤4中，根据型材尺寸设计L型钛合金专用孔型，采用蝶式孔型和成品孔型的设计方式，轧制道次少于8次。
[0009]上述方案中，步骤4中，根据型材尺寸设计L型钛合金专用孔型，采用蝶式孔型和成品孔型的设计方式，轧制道次少于8次。其中蝶式孔型采用上下交替闭口孔型，过程中无需翻钢，可有效保证腿长尺寸公差的稳定。蝶式孔型的设计按照上轮廓线固定法，即采用上轮廓线的顶角、直线段、弯曲段圆弧半径基本与成品蝶形断面相同，保证轧制过程料形咬入的稳定性，不容易轧偏，同时便于调整。总轧制道次较少有利于减少薄壁型材轧制过程中的温降，避免表面裂纹的产生。
[0010]进一步地，所述步骤4中，坯料进行蝶式孔型预轧时的加热温度为相变点T
β
以下30℃~60℃，保温时间为1h~3h，轧制速度为1m/s~2m/s，终轧温度≥750℃。
[0011]上述方案中，通过将坯料进行蝶式孔型预轧时的加热温度、保温时间、轧制速度和终轧温度限定在合理的范围值内，有利于蝶式孔型的轧制。
[0012]进一步地，坯料进行成品孔型终轧的补温加热温度为相变点T
β
以下30℃~60℃，保温5min~20min，轧制速度为1m/s~2m/s，终轧温度≥750℃。
[0013]上述方案中，通过将坯料进行成品孔型终轧的补温加热温度、保温时间、轧制速度和终轧温度限定在合理的范围值内，有利于成品孔型的轧制。
[0014]进一步地，所述步骤1中，采用真空自耗炉进行三次熔炼制备钛合金铸锭，每次熔炼的条件为：一次锭正常熔炼电压25～32V，电流：7.0
±
0.5 KA，直径φ320mm；二次锭正常熔炼电压25～32V，电流：8.5
‑
10KA，直径φ380mm；三次锭正常熔炼电压25～32V，电流：9
‑
12KA，直径φ440mm；和/或，所述钛合金铸锭的组成包括：Ti
‑
6.5Al
‑
2Zr
‑
1Mo
‑
1V、海绵钛、钼铝合金、钒铝合金、铝豆、二氧化钛、海绵锆中的一种或多种。优选地，钼铝合金为AlMo60，钒铝合金为 AlV55。
[0015]上述方案中，利用优化的钛合金成分和三次真空自耗熔炼获得成分适当均匀的钛合金铸锭。通过对每次熔炼的条件的限定，更有利于获得成分适当均匀的钛合金铸锭。
[0016]进一步地，所述步骤2具体为：将所述钛合金铸锭进行加热，在快锻机上经过4~6火次改锻，变形至直径为110mm~160mm的棒坯一，对每火次锻坯进行修磨处理，分别采用β单相区和α+β两相区锻造。
[0017]上述方案中，利用“单相区开坯
‑
两相区锻造
‑
两相区轧制”工艺能有效控制型材显微组织和力学性能，提高型材的性能。
[0018]进一步地，所述步骤3具体为：将步骤2的棒坯一加热至相变点T
β
以下30℃~50℃，
保温1h~4h后，用430横列式轧机和/或280横列式轧机，轧制成直径为20mm~50mm的棒坯二，之后刨削清理棒坯表面，进行超声探伤。
[0019]上述方案中，通过对步骤3将制成的棒坯一轧制成棒坯二的轧制工艺做特定的设计，有利于形成性状优良的棒坯二，有利于后续型材的轧制工艺。
[0020]进一步地，所述步骤5中，根据型材成品尺寸要求，对型材多余长度和边宽尺寸的料进行水切割和刨边处理，水切割型材长度要求为4000mm，刨边型材边宽按要求执行。
[0021]上述方案中，通过对步骤5将经过步骤4轧制后的型材进行刨床或水切割设备切边定尺做特殊限定，有利于制备形成规定尺寸要求的型材成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种L型钛合金薄壁型材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制备钛合金铸锭，对所述钛合金铸锭进行化学成分检测和相变点T
β
检测；步骤2：将制备的所述钛合金铸锭进行改锻，制成棒坯一；步骤3：将制成的所述棒坯一轧制成棒坯二；步骤4：采用横列式轧机将制成的棒坯二轧制为L型钛合金薄壁型材，成品道次前进行补温处理；步骤5：将经过步骤4轧制后的型材进行刨床或水切割设备切边定尺；步骤6：对型材表面进行喷砂处理，再进行酸洗处理；步骤7：采用矫直工装对型材进行压矫热处理；步骤8：采用喷砂机对型材进行喷砂表面处理。2.根据权利要求1所述的一种L型钛合金薄壁型材的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，根据型材尺寸设计L型钛合金专用孔型，采用蝶式孔型和成品孔型的设计方式，轧制道次少于8次。3.根据权利要求2所述的一种L型钛合金薄壁型材的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，坯料进行蝶式孔型预轧时的加热温度为相变点T
β
以下30℃~60℃，保温时间为1h~3h，轧制速度为1m/s~2m/s，终轧温度≥750℃；和/或，坯料进行成品孔型终轧的补温加热温度为相变点T
β
以下30℃~60℃，保温5min~20min，轧制速度为1m/s~2m/s，终轧温度≥750℃。4.根据权利要求1所述的一种L型钛合金薄壁型材的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，采用真空自耗炉进行三次熔炼制备钛合金铸锭，三次熔炼的条件分别为：一次锭正常熔炼电压25V～32V，电流：7.0
±
0.5 KA，直径φ320mm；二次锭正常熔炼电压25V～32V，电流：8.5KA
‑
10KA，直径φ380mm；三次锭正常熔炼电压25V～32V，电流：9KA
‑
12KA，直径φ440mm；和/或，所述钛合金铸锭的组成包括：Ti
‑
6.5Al
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【专利技术属性】
技术研发人员：李萍，董行，高朋，赵龙，皮亚鑫，
申请(专利权)人：沈阳中钛装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：