本发明专利技术是一种确定近α型钛合金等温局部加载工艺参数的实验方法，钛合金材料经过相变点以上３０℃加热，在相变点以下多个方向反复锻造。在１～２火内完成局部加载成形，加热锻造温度为相变点以下１５～４０℃，加载速度０．４～０．６ｍｍ／ｓ。局部加载变形量小于总变形量，在最后一个火次同步进行整体加载；若局部加载变形量达到总变形量要求，不执行整体加载。热处理后取样进行测试和金相分析，精确获取不同加载方式、变形量分配、中间冷却方式、热处理制度等参数同锻件不同区域的力学性能、微观组织之间的定量关系，可根据上述的定量关系，选择确定加载方式、变形量分配、中间冷却方式、热处理制度等参数，以获得良好的力学性能和稳定的组织状态。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热加工领域，具体是一种确定近a型钛合金等温局部加载工艺参数的 方法。二
技术介绍
局部加载等温成形工艺为难变形材料大型复杂整体构件的精密成形提供了一条新 的有效途径。但其成形过程是一个多火次、多工步、多道次的复杂过程。并且成形过 程中材料要经历多道次、多火次和高温下的多次局部加载，多次反复交替进行的加载 和卸载，不均匀变形尤为突出，以及未加载区存在空烧、过渡区的不均匀变形协调等 现象。这些因素导致加工过程中锻件微观组织演化复杂、力学性能难以控制，对合理 工艺参数的选取确定十分迫切。采用传统的直接模锻试验确定工艺参数的方法周期长、成本高。并且针对高筋薄 壁等复杂结构锻件，锻件力学性试验和金相分析试验试样的取样位置少。特别是由于 高筋薄壁的结构特征、实际锻造过程测量误差难以控制等原因，导致无法精确研究工 艺参数和锻件力学性能之间的定量关系。在公开号为CN 101294265A的专利中披露了 一种钛合金锻造工艺参数的试验方法，但其针对整体锻造工艺，不能反映局部加载等 温成形工艺中的局部加载变形特征以及不同加载区、过渡区的变形协调，并且无法精 确获得工艺参数与等温局部加载成形后整体构件不同加载区以及过渡区的力学性能、 微观组织之间的定量关系。三
技术实现思路
为克服现有技术中存在的无法定量研究成形工艺参数对局部加载等温成形锻件不 同加载区以及过渡区的力学性能和微观组织的影响的问题，本专利技术提出一种确定近a 型钛合金等温局部加载工艺参数的方法。本专利技术采用的技术方案包括标准试件制备、等温局部加载成形、锻件力学性能测 试和定量金相分析，具体过程为步骤1、坯料改锻；将所选用的近a型钛合金铸锭相变点以上开坯，锻后水冷至 25°C，以改善材料的冶金质量；接着将坯料经过Tp+30。CX5h加热、水冷至25。C，以 提高材料的组织和成分均匀性；然后将坯料加热到Tp-(40 5(TC)，釆用自由锻工艺依 次在长、宽、高三个方向锻造，循环1~2次，多个方向反复锻造，坯料变形量50 60%;4锻后水冷至25'C，细化晶粒尺寸。步骤2、试件制备；将改锻后的坯料加热到T(r4(TC，制备成矩形方坯。方坯表面 车光，缺陷局部打磨，得到试件。步骤3、等温局部加载；将试件沿长度方向划分成长度相同的两个加载区A区和 B区，在A区和B区两个加载区之间存在一变形协调的过渡区C区，对不同的加载区 依次进行局部加载成形，在1 2火内完成局部加载成形。过渡区C区的长度为局部加 载压下量的1.4~1.6倍。等温局部加载采用两种加载方法局部-整体加载变形方式或局部加载变形方式。 当采用局部-整体加载变形方式时，局部加载变形量是总变形量减去整体加载变形量；当采用局部加载变形方式时，局部加载变形量是总变形量的100%。等温局部加载的具体实施过程是当采用局部-整体加载变形方式时a.局部加载。试件加热到Tp-(15~40°C)，保温lh;上砧头和下砧头加热到 Tp-(25 50'C)。 A区局部加载，压下速度0.4 0.6mm/s，压下量为局部加载变形量。锻 造方式为一火锻造或两火锻造。当一火锻造时，A区局部加载后的试件冷却过程不执 行；当两火锻造，试件冷却至25'C后，再加热到Tp-(15 4(TC)，上砧头和下砧头加热 到Tp-(25 5(TC)。 B区局部加载，压下速度0.4~0.6mm/S，压下量为局部加载变形量。 b.整体加载。在完成局部加载成形的最后一个火次后同步进行整体加载，A、 B区 同时下压，变形量控制在5~10%。 当采用局部加载变形方式时试件加热到Tp-(15 4(TC)，保温lh;上砧头和下砧头加热到Tp-(25 5(TC)。 A区 局部加载，压下速度0.4 0.6mm/s，压下量为局部加载变形量。锻造方式为一火锻造或 两火锻造。当一火锻造时，A区局部加载后的试件冷却过程不执行；当两火锻造，试 件冷却至25。C后，再加热到Tp-(15~40°C)，上砧头和下砧头加热到T(r(25 5(TC)。 B 区局部加载，压下速度0.4 0.6mm/s，压下量为局部加载变形量。步骤4、热处理；锻后冷却至25'C，然后将锻件加热到再结晶温度，保、温lh，冷 却至25。C。步骤5、排样取样；根据室温拉伸、高温拉伸、冲击韧性、高温持久、断裂韧性 和金相分析等试验所需试样的要求在锻件上合理排样，用线切割方法取样并标号各试验用试样在A区、B区和C区都取得试样。步骤6、力学性能测试和金相分析；分别按标准进行室温拉伸试验、高温拉伸试 验、冲击韧性试验、高温持久试验和断裂韧性试验；制备金相试样，进行金相分析。步骤7、数据处理分析。本专利技术通过试验方法，建立包括压下量、成形温度、加载道次、中间冷却方式和 热处理方式在内的局部加载等温成形工艺参数与锻件不同区域室温拉伸性能、高温拉 伸性能、持久性能、冲击性能、断裂韧性等力学性能及微观组织之间的定量关系。釆 用该方法可以精确研究等温局部加成形工艺参数与锻件不同加载区域的力学性能和微 观组织之间的定量关系，研究结果可直接用于指导钛合金隔框等大型复杂整体构件等 温局部加载成形工艺参数的选择确定。四附图说明附图1是试件局部加载分区示意图。附图2是确定等温局部加载工艺参数试验方法的流程图。附图3是本专利技术实施例一锻件A区的微观组织。附图4是本专利技术实施例一锻件B区的微观组织。附图5是本专利技术实施例一锻件C区的微观组织。附图6是本专利技术实施例二锻件A区的微观组织。附图7是本专利技术实施例二锻件B区的微观组织。附图8是本专利技术实施例二锻件C区的微观组织。附图9是本专利技术实施例三锻件A区的微观组织。附图10是本专利技术实施例三锻件B区的微观组织。附图11是本专利技术实施例三锻件C区的微观组织。五具体实施方式 实施例一本实施例的原材料采用TA15 (Ti-6Al-2Zr-lMo-lV)钛合金铸锭，相变点Tp是 9卯t:。具体实施过程如下 步骤l、坯料改锻将所TA15钛合金铸锭加热至109(TC开坯，锻后水冷至25X:;将开坯后材料加热 至1020。C，保温5h，水冷至25t:;然后将坯料加热到950。C，多个方向反复锻造，变形量50 60%，锻后水冷至25°C 。 步骤2、试件制备将改锻后的坯料加热到95(TC,制备成长380mm、宽170mm、厚43mm的方坯。 方坯表面车光，缺陷局部打磨，得到试件。 步骤3、等温局部加载将试件沿长度方向划分成相同的A区和B区两个加载区，其长度为180mm;在A 区和B区两个加载区之间存留变形协调的过渡区C区，其长度为20mm。在630吨等 温锻液压机上进行等温局部加载，在2火内完成局部加载成形。等温局部加载采用局 部-整体加载方式，总压下量为17mm，局部加载压下量13mm，平均局部加载变形量 30%。其具体实施过程是a. 局部加载。试件加热到95(TC，保温lh;上砧头和下砧头加热到94(TC。 A区 局部加载，上砧头压下速度0.6mm/s，压下量为13mm。试件风冷后，再加热到95(TC; 上砧头和下砧头加热到940°C。 B区局部加载，上砧头压下速度0.6mm/s,压下量为 13mm。b. 整体加载。在完成局部加载成形的最后一个火次后同步进行，A、 B区同时下 压，压下速度0.6mm/s，压下量4mm，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种确定近α型钛合金等温局部加载工艺参数的方法，包括标准试件制备、等温局部加载成形、锻件力学性能测试和定量金相分析，其特征在于，所述的确定近α型钛合金等温局部加载工艺参数的方法包括以下步骤： 步骤１．坯料改锻；将所选用的近α型钛合金铸锭相变点以上开坯，锻后水冷至２５℃；将坯料经过Ｔ↓［β］＋３０℃×５ｈ加热，水冷至２５℃；坯料加热到Ｔ↓［β］－４０～Ｔ↓［β］５０℃，采用自由锻工艺依次在长、宽、高三个方向锻造，循环１～２次，坯料变形量５０～６０％；锻后水冷至２５℃，细化晶粒尺寸； 步骤２．试件制备；将改锻后的坯料加热到Ｔβ－４０℃，制备成矩形方坯；方坯表面车光，缺陷局部打磨，得到试件； 步骤３．等温局部加载；将试件沿长度方向划分为相同的Ａ区和Ｂ区两个加载区； 在Ａ区和Ｂ区两个加载区之间存留变形协调的过渡区Ｃ区；过渡区Ｃ区的长度为局部加载压下量的１．４～１．６倍；对不同的加载区依次进行局部加载成形，在１～２火内完成局部加载成形；等温局部加载包括局部－整体加载变形方式或局部加载变形方式，其具体实施过程是： Ⅰ、当采用局部－整体加载变形方式时ａ．局部加载；试件加热到Ｔ↓［β］－１５～Ｔ↓［β］４０℃，保温１ｈ；上砧头和下砧头加热至Ｔ↓［β］－２５～Ｔ↓［β］５０℃；Ａ区局部加载，压下速度０．４～０．６ｍｍ／ｓ，压下量为局部加载变形量；锻造方式为一火锻造或两火锻造：当一火锻造时，Ａ区局部加载后的试件冷却过程不执行；当两火锻造时，试件冷却至２５℃再加热至Ｔ↓［β］－１５～Ｔ↓［β］４０℃；上砧头和下砧头加热到Ｔ↓［β］－（２５～５０℃）；Ｂ区局部加载，压下速度０．４～０．６ｍｍ／ｓ，压下量为局部加载变形量； ｂ．整体加载；在完成局部加载成形的最后一个火次后同步进行整体加载；Ａ区和Ｂ区同时下压，变形量控制在５～１０％； Ⅱ、当采用局部加载变形方式时 试件加热到Ｔ↓［β］－１５～Ｔ↓［β］４０℃，保温１ｈ；上砧头和下砧头加热到Ｔβ－２５～Ｔβ５０℃；Ａ区局部加载，压下速度０．４～０．６ｍｍ／ｓ，压下量为局部加载变形量；锻造方式为一火锻造或两火锻造；当一火锻造时，Ａ区局部加载后的试件冷却过程不执行；当两火锻造是，试件冷却至２５℃后，再加热到Ｔ↓［β］－１５～Ｔ↓［β］４０℃，上砧头和下砧头加热到Ｔ↓［β］－２５～Ｔ↓［β］５０℃；Ｂ区局部加载，压下速度０．４～０．６ｍｍ／ｓ，压下量为局部加载变形量； 步骤４．热处理；锻后冷却至...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨合，孙志超，张大伟，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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