Ti5331钛合金大规格棒材的锻造方法技术

本发明专利技术公开了Ti5331钛合金大规格棒材的锻造方法，具体按照以下步骤实施：对2～5吨级Ti5331钛合金大规格铸锭进行1～2火次开坯锻造，得到中间锻坯A；对中间锻坯A进行2～4火次的相变点下～相变点上单次循环或多次循环锻造，得到中间锻坯B；对中间锻坯B进行2～5火次的相变点下镦拔或拔长锻造，得到中间锻坯C；对中间锻坯C进行1～3火次成形锻造得到成品棒材。通过控制锻造温度和锻造变形方式，生产出的Ti5531合金大规格棒材，低倍组织均匀细小，高倍组织等轴化充分。本发明专利技术锻造方法能够减小钛合金开坯物料的晶粒尺寸，改善组织均匀性。棒材制备火次少、流程短、耗能少、可满足大规模工业生产要求。工业生产要求。工业生产要求。

【技术实现步骤摘要】
Ti5331钛合金大规格棒材的锻造方法


[0001]本专利技术属于钛合金加工
，具体涉及Ti5331钛合金大规格棒材的锻造方法。

技术介绍

[0002]随着核反应堆向着聚变裂变混合化、船用动力堆小型化、模块化等新型方向发展，核反应堆机组和元件的可靠性、结构材料的合理选择和利用等方面也面临着高强度、耐腐蚀、轻量化和低活性等要求。
[0003]钛合金因其具有优越的高比强度，优异的耐海水腐蚀性能和优良的中子辐照衰减性能等特点，正在逐步替代传统的低碳不锈钢，日益在中小功率核反应堆壳体上扩大应用范围。Ti5331钛合金是一种综合性能良好的近α型钛合金，名义成分为Ti
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5Al
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3V
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3Zr
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1Cr。该合金具有优良的力学性能、耐腐蚀性能和抗辐照特性，在核反应堆壳体材料领域具有广泛的应用前景。
[0004]Ti5331合金可用于制造大型核反应堆部件，由于该部件规格较大，且需要在较强的辐照强度和较高的化学活性环境下长期服役。为保证服役过程可靠性，需要制备出组织均匀的大规格Ti5331钛合金棒材，并以该棒材为原材料，为后续进一步加工制备出合格的锻件奠定基础。一方面由于Ti5331合金属新型钛合金，无传统工艺路线可借鉴，另一方面由于棒材规格的增大为晶粒细化和组织调控带来了较大的困难。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供Ti5331钛合金大规格棒材的锻造方法，能够得到组织均匀细小、尺寸为Φ300mm～Φ500mm的大规格合金棒材。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，Ti5331钛合金大规格棒材的锻造方法，具体为：
[0007]步骤1、对2～6吨级Ti5331钛合金大规格铸锭进行1～2火次开坯锻造，得到长690mm～780mm、宽530mm～780mm长方体结构的中间锻坯A；
[0008]步骤2、对中间锻坯A进行2～4火次的相变点下
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相变点上单次循环或多次循环锻造，得到长600mm～700mm、宽500mm～570mm的长方体的中间锻坯B；
[0009]步骤3、对中间锻坯B进行2～5火次的相变点下镦拔或拔长锻造，得到520mm～540mm八方中间锻坯C；
[0010]步骤4、对中间锻坯C进行1～3火次成形锻造得到尺寸为Φ300mm～Φ510mm的成品棒材。
[0011]本专利技术的特点还在于：
[0012]步骤1具体过程为：采用快锻机对规格为Φ610mm～Φ890mm的2～6吨级Ti5331钛合金铸锭锯切后单重1400～3100kg，锯切后的铸锭经1170℃保温450min～540min，出炉后采用反复镦粗和拔长的锻造方式，累计锻比为3.0～5.1，随后继续在1080℃保温并继续锻造，累计锻比为3.3～5.0；再次进行1～2火次锻造，每火次始锻温度均为β相变点以上50℃
～200℃，终锻温度均为β相变点以下20℃～150℃，每火次锻造完成2～3个镦拔，得到长690mm～780mm、宽530mm～780mm长方体结构的中间锻坯A。
[0013]步骤1中每火次锻比控制在3.0～6.0之间。
[0014]步骤2中对中间锻坯A进行2～4火次的相变点下～相变点上单次循环或多次循环锻造过程中，采用低
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高加热和反复镦拔的锻造进行2～4火次锻造，两相区锻造每火次相变点下火次始锻温度为β相变点下40℃～100℃，终锻温度为β相变点以下100℃～200℃，单相区锻造每火次的始锻温度为β相变点以上30℃～80℃，终锻温度均为β相变点以下50℃～100℃。
[0015]步骤2中每火次锻比均控制在1.5～3.0之间。
[0016]步骤3中2～5火次的相变点下镦拔或拔长锻造的参数为：每火次始锻温度均为β相变点下30℃～100℃，终锻温度均为β相变点以下100℃～250℃。
[0017]步骤3中每火次锻比控制在1.2～8之间。
[0018]步骤4具体过程为：采用快锻机对中间锻坯C进行1～3火次成形锻造，每次成形锻造的始锻温度均为β相变点下50℃～100℃，终锻温度均为相变点以下100℃～200℃。
[0019]步骤4中累计锻比控制在1.2～3之间。
[0020]本专利技术有益效果是：
[0021]本专利技术Ti5331钛合金大规格棒材的锻造方法，通过控制锻造温度和锻造变形方式，生产出的Ti5531合金大规格棒材，低倍组织均匀细小，高倍组织等轴化充分。本专利技术锻造方法能够减小钛合金开坯物料的晶粒尺寸，改善组织均匀性。棒材制备火次少、流程短、耗能少、可满足大规模工业生产要求。
附图说明
[0022]图1为本专利技术中Ti5331钛合金棒材锻造过程中温度变化示意图
[0023]图2为本专利技术中选用的Ti5331钛合金棒材示意图；
[0024]图3(a)为本专利技术实施例一棒材头部低倍组织示意图；
[0025]图3(b)为本专利技术实施例一棒材尾部低倍组织示意图；
[0026]图4(a)为本专利技术实施例一棒材头部D/4高倍显微组织示意图；
[0027]图4(b)为本专利技术实施例一棒材尾部D/4高倍显微组织示意图；
[0028]图5(a)为本专利技术实施例二棒材头部低倍组织示意图；
[0029]图5(b)为本专利技术实施例二棒材尾部低倍组织示意图；
[0030]图6(a)为本专利技术实施例二棒材头部D/4高倍显微组织示意图；
[0031]图6(b)为本专利技术实施例二棒材尾部D/4高倍显微组织示意图；
[0032]图7(a)为本专利技术实施例三棒材头部低倍组织示意图；
[0033]图7(b)为本专利技术实施例三棒材尾部低倍组织示意图；
[0034]图8(a)为本专利技术实施例三棒材头部D/4高倍显微组织示意图；
[0035]图8(b)为本专利技术实施例三棒材尾部D/4高倍显微组织示意图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图及具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0037]本专利技术Ti5331钛合金大规格棒材的锻造方法，具体为：
[0038]步骤1、对2～6吨级Ti5331钛合金大规格铸锭进行1～2火次开坯锻造，得到长690mm～780mm、宽530mm～780mm长方体结构的中间锻坯A；具体过程为：采用快锻机对规格为Φ610mm～Φ890mm的2～6吨级Ti5331钛合金铸锭锯切后单重1400～3100kg，锯切后的铸锭经1170℃保温450min～540min，出炉后采用反复镦粗和拔长的锻造方式，累计锻比为3.0～5.1，随后继续在1080℃保温并继续锻造，累计锻比为3.3～5.0；再次进行1～2火次锻造，每火次始锻温度均为β相变点以上50℃～200℃，终锻温度均为β相变点以下20℃～150℃，每火次锻造完成2～3个镦拔，每火次锻比控制在3～6之间，得到长690mm～780mm、宽530mm～780mm长方体结构的中间锻坯A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Ti5331钛合金大规格棒材的锻造方法，其特征在于，具体为：步骤1、对2～6吨级Ti5331钛合金大规格铸锭进行1～2火次开坯锻造，得到长690mm～780mm、宽530mm～780mm长方体结构的中间锻坯A；步骤2、对中间锻坯A进行2～4火次的相变点下
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相变点上单次循环或多次循环锻造，得到长600mm～700mm、宽500mm～570mm的长方体的中间锻坯B；步骤3、对中间锻坯B进行2～5火次的相变点下镦拔或拔长锻造，得到520mm～540mm八方中间锻坯C；步骤4、对中间锻坯C进行1～3火次成形锻造得到尺寸为Φ300mm～Φ510mm的成品棒材。2.根据权利要求1所述Ti5331钛合金大规格棒材的锻造方法，其特征在于，步骤1具体过程为：采用快锻机对规格为Φ610mm～Φ890mm的2～6吨级Ti5331钛合金铸锭锯切后单重1400～3100kg，锯切后的铸锭经1170℃保温450min～540min，出炉后采用反复镦粗和拔长的锻造方式，累计锻比为3.0～5.1，随后继续在1080℃保温并继续锻造，累计锻比为3.3～5.0；再次进行1～2火次锻造，每火次始锻温度均为β相变点以上50℃～200℃，终锻温度均为β相变点以下20℃～150℃，每火次锻造完成2～3个镦拔，得到长690mm～780mm、宽530mm～780mm长方体结构的中间锻坯A。3.根据权利要求1所述Ti5331钛合金大规格棒材的锻造方法，其特征在于，步骤1中每火次锻比控制在3～6之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向宏，种南京，赵小花，吴与伦，王凯旋，王涛，和永岗，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：