一种大直径高品质TA15棒材锻造方法技术

一种大直径高品质TA15棒材锻造方法属于钛合金加工技术领域。本发明专利技术其特征在于，所述方法包括如下步骤:铸锭开坯加热；开坯锻造；相变点测试；修磨；单相区加热；单相区锻造；两相区加热；两相区锻造；成品加热；成品锻造；成品拔长滚圆。本发明专利技术能够精准控制锻造棒材组织均匀性和批次稳定性。匀性和批次稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种大直径高品质TA15棒材锻造方法


[0001]本专利技术属于钛合金加工
，具体地涉及一种大直径高品质TA15棒材锻造方法。

技术介绍

[0002]TA15钛合金作为一种实用的航空钛合金结构件材料，是19世纪60年代苏联研制成功的，它在耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性方面均达到较好水平。其主要的强化机制是通过α稳定元素Al的固溶强化，加入中性元素Zr和β稳定元素Mo和V，可以改善工艺性能。该合金兼具有α和α
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β型钛合金的优点，具有良好的热稳定性，连续工作温度可达500℃。其工艺塑性接近α
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β型钛合金，具有良好的加工性能。该合金比TC4钛合金有更高的室温、高温强度和焊接性能，在航天航空等领域得到了广泛应用，是国内最成熟、应用最广泛的钛合金之一。
[0003]高品质TA15是钛加工领域的高端产品，其制备水平的技术进步对钛加工领域具有重大的推动作用。现有常规的TA15钛合金大直径棒材的锻造变形方式单一，即TA15钛合金变形能力差,可锻温度区间窄，仅能通过反复加热、锻造、修磨表面缺陷的方式锻造，这种锻造方式容易影响TA15钛合金棒材组织及性能均匀性。

技术实现思路

[0004]本专利技术就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供了一种大直径高品质TA15棒材锻造方法；本专利技术能够精准控制锻造棒材组织均匀性和批次稳定性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。
[0006]本专利技术提供一种大直径高品质TA15棒材锻造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:1．铸锭开坯加热：对TA15铸锭分段式加热，利用800
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850℃预热150min，150min升温到1130
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1180℃，再进行保温；2．开坯锻造：将加热后的所述TA15铸锭进行锻造拔长至变形量15%～40%，使拔长成型后坯料的规格为540~580mm* Lmm（L为拔长后的长度）的方体；3．相变点测试：对所述坯料分段式下料，对所述坯料的冒口切取取样，测所述取样的相变点温度；4．修磨：根据所述坯料的锻造情况，清除所述拔长成型坯料表面裂纹、氧化皮等缺陷；5．单相区加热：加热修磨后的所述坯料，800
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850℃预热60min，90min内升温到1000
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1150℃，再保温180
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240min，准备转运至下一步骤前包裹石棉再次加热保温至1000
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1150℃；6．单相区锻造：两镦两拔锻造所述坯料，八方拔长使镦粗变形量为40%～45%；7．重复步骤4至6，再进行2
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3次β单相区锻造；
8．两相区加热：修磨所述坯料表面氧化皮和裂纹后加热所述坯料，800
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850℃预热60min，60min内升温到Tβ
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（30
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50）℃（Tβ为TA15铸锭相变点温度），再保温240
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300min，准备转运至下一步骤前包裹石棉再次加热保温至Tβ
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（30
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50）℃；9．两相区锻造： 一镦一拔锻造所述坯料，八方拔长使镦粗变形量为35%～45%；10. 重复步骤8至9，再进行6
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7次α+β单相区锻造，期间取所述坯料头尾试样观察组织，决定最终加热火次；11．成品加热：修磨所述坯料表面氧化皮和裂纹后加热所述坯料，800
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850℃预热60min，60min内升温到Tβ
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（30
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50）℃（Tβ为铸锭相变点温度），再保温200
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260min；12. 成品锻造：锻造拔长所述坯料至锻造变形量为15%～45%；13. 成品拔长滚圆：锻造拔长至拔长变形量为15%～35%，快锻滚圆，规格为成品直径+（15
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20mm）。
[0007]进一步地，所述步骤1中在对所述TA15铸锭进行分段式加热之前对铸锭表面涂刷防护涂层至不裸露出金属光泽，并自然干燥。
[0008]进一步地，所述步骤2中所述坯料的拔长送进量不小于450mm，压下量在80～120mm之间。
[0009]进一步地，所述步骤6中所述坯料的拔长送进量不小于450mm，压下量在80～120mm之间。
[0010]进一步地，所述步骤9中所述坯料的拔长送进量不小于450mm，压下量在80～120mm之间。
[0011]进一步地，所述步骤12中所述坯料的拔长送进量不小于450mm，压下量在80～120mm之间。
[0012]进一步地，全部步骤中确保所述坯料的温度不低于800℃，若低于800℃需进行加热补温，补温目标温度为对应步骤的火次保温温度，补温加热时间不低于30min，以所述坯料中心加热透为准。
[0013]本专利技术的有益效果。
[0014]本专利技术打破常规TA15棒材锻造方法，采用利用涂层防氧化、包裹石棉缓降温、分段式加热、高低温两段式的简易锻造方式，克服了常规TA15钛合金大直径棒材锻造变形的单一方式而容易影响钛合金棒材组织及性能均匀性的难点，成功突破技术瓶颈，最终实现精准控制锻造棒材组织均匀性和批次稳定性。
具体实施方式
[0015]本实施方式提供了一种大直径高品质TA15棒材锻造方法，利用如下设备和工具进行操作：20吨台车式燃气加热炉、6吨室式电加热炉、60MN快锻机、20MN快锻机。
[0016]锻造方法包括如下步骤:1．铸锭开坯加热：检查TA15铸锭表面缺陷是否清理干净，清除TA15铸锭表面异物。由于铸锭加热过程中，极易被氧化，产生脆化层，锻造过程中容易产生裂纹，造成废品产生，因此在对TA15铸锭进行分段式加热之前对铸锭表面涂刷防护涂层至不裸露出金属光泽，并自然干燥。对TA15铸锭分段式加热，对规格φ750*2000
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2200mm的TA15铸锭进行锻造，使用
20吨台车式燃气加热炉分段式加热，800
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850℃预热150min，150min内升温到1130
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1180℃，再保温150
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240min。由于TA15钛合金加热窗口温度窄，仅在上述温度区间加工产品组织最好，若温度太高至高于1180℃，晶粒组织粗大，若温度太低至低于850℃，材料变形抗力大，变形困难且容易产生表面裂纹。保温时间如果过长会造成能源浪费，如果过短会使TA15铸锭加热不透，锻造产生裂纹（下同）。
[0017]2．开坯锻造：将加热后的TA15铸锭使用60MN快锻机进行锻造拔长至变形量15%～40%，若变形量较小，锻造仅能使靠近锤面棒材的组织变细，棒材中心组织未得到破碎，若变形量过大，棒材容易弯曲，表面容易产生裂纹和表面叠层（下同）。坯料的拔长送进量不小于450mm，压下量在80～120mm之间，使拔长成型后坯料的规格为540~580mm* Lmm（L为拔长后的长度）的方体，若拔长送进量和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大直径高品质TA15棒材锻造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:1）铸锭开坯加热：对TA15铸锭分段式加热，利用800
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850℃预热150min，150min升温到1130
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1180℃，再进行保温；2）开坯锻造：将加热后的所述TA15铸锭进行锻造拔长至变形量15%～40%，使拔长成型后坯料的规格为540~580mm* Lmm（L为拔长后的长度）的方体；3）相变点测试：对所述坯料分段式下料，对所述坯料的冒口切取取样，测所述取样的相变点温度；4）修磨：根据所述坯料的锻造情况，清除所述拔长成型坯料表面裂纹、氧化皮等缺陷；5）单相区加热：加热修磨后的所述坯料，800
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850℃预热60min，90min内升温到1000
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1150℃，再保温180
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240min，准备转运至下一步骤前包裹石棉再次加热保温至1000
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1150℃；6）单相区锻造：两镦两拔锻造所述坯料，八方拔长使镦粗变形量为40%～45%；7）重复步骤4至6，再进行2
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3次β单相区锻造；8）两相区加热：修磨所述坯料表面氧化皮和裂纹后加热所述坯料，800
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850℃预热60min，60min内升温到Tβ
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（30
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50）℃（Tβ为TA15铸锭相变点温度），再保温240
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300min，准备转运至下一步骤前包裹石棉再次加热保温至Tβ
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（30
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50）℃；9）两相区锻造： 一镦一拔锻造所述坯料，八方拔长使镦粗变形量为35%～45%；10） 重复步骤8至9，再进行6
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘家涛，戴山，张野，王丽，余日成，王淑艳，裴文龙，袁帅，柴华，
申请(专利权)人：中铝沈阳有色金属加工有限公司，
类型：发明
国别省市：