【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有色金属加工，涉及钛合金厚锻板的加工，具体涉及一种基于准β锻造制备高韧性tc11钛合金厚锻板的方法。
技术介绍
1、tc11钛合金名义成分(质量分数，％)为ti-6.5al-3.5mo-1.5zr-0.3si，属于(α+β)两相热强钛合金，是一种典型的高铝当量马氏体型钛合金，以在500℃下长期工作，因其高比强度、良好耐高温性能等被广泛地应用于航空发动机压气机盘等构件。随着我国航空航天技术发展的需要，对大型复杂tc11合金锻件的需求日益增长，从而进一步推动tc11钛合金的应用发展。
2、tc11钛合金的应用主要以常规锻造两相态的双态及等轴组织为主，该类组织具有室温强度高、塑性好、高温服役环境中稳定性好等优点，但其抗疲劳裂纹扩展能力和断裂韧性等损伤容限性能较差。随着航空产业钛合金产品的应用范围扩大，尤其是某些应用于大应力高温长时间使用条件下的钛合金产品，常规锻造获得的产品在损伤容限性方面已经出现了明显的局限性。因此，开发以高抗疲劳裂纹扩展能力和断裂韧性为目标的组织及工艺以获得综合强韧性匹配的tc11钛合金产品受到了重要的关注。
3、目前对于高抗疲劳裂纹扩展能力和断裂韧性为目标的组织的实现方式，主要是基于准β锻造及整体β热处理等的方式实现，而对于tc11钛合金厚锻板，准β锻造及热处理存在以下难点：①tc11钛合金淬透性较差，制备大厚锻板时由于物料表面及心部在加热、冷却过程中的温度分布差异导致性能存在波动；②制备tc11钛合金厚锻板时，必须控制相变点以上的加热温度及保温时间，因此不能频繁在相变点以上
4、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于准β锻造制备高韧性tc11钛合金厚锻板的方法，旨在保留高强度的前提下实现tc11钛合金厚锻板的高抗疲劳裂纹扩展能力和断裂韧性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一种基于准β锻造制备高韧性tc11钛合金厚锻板的方法，包括如下步骤：
4、步骤1、通过短流程的锻造工艺制备等轴化良好的两相态物料；
5、步骤2、进行准β锻造；
6、步骤3、进行α与β两相区成型锻造；
7、步骤4、进行整体近β固溶热处理与时效热处理。
8、具体的，所述步骤1具体包括：
9、步骤1.1、开坯锻造
10、选择4～5吨级、规格为φ600mm～φ750mm化学成分符合gb/t3620.1要求的tc11钛合金铸锭，加热至相变点以上50℃～180℃，进行第1、第2火次锻造，锻比控制在1.4～1.8之间，保温时间t1＝η1×h，其中，h为锻板厚度，加热系数η1为0.6～0.8；第1、第2火次之间采用热料回炉，锻后将坯料空冷得到料坯；
11、步骤1.2、低高温循环锻造
12、将料坯加热保温，进行第3、第4火次的低高温循环锻造，得到第一中间坯；其中，所述低高温循环锻造包括相变点以下低温锻造以及相变点以上准β高温锻造；低温火次温度为相变点以下20℃～40℃，保温时间t2＝η2×h，其中，h为锻板厚度，加热系数η2为0.6～0.8；高温火次温度为相变点以上30℃～80℃，保温时间t3＝η3×h，其中，h为锻板厚度，加热系数η3为0.4～0.8；每火次锻造完成后空冷；
13、步骤1.3、α与β两相区锻造
14、将第一中间坯加热保温，进行第5、第6火次锻造，得到第二中间坯；其中，每次锻造加热温度为相变点以下tβ～tβ-50℃，保温时间t4＝η4×h，其中，h为锻板厚度，加热系数η4为0.6～0.8；每次保温后进行直拔，拔长速率≤50mm/s，每次镦拔时的锻比控制在1.3～1.6之间，终锻温度不低于800℃，每次锻造完成后将坯料进行空冷。
15、具体的，所述步骤2准β锻造火次温度为tβ至tβ以上35℃，变形量为25％～70％。
16、具体的，所述步骤2准β锻造采用阶梯式加热的锻造方式，具体为：
17、第一级加热温度为tβ-50℃～tβ-30℃，保温时间t5＝η5×h，其中，h为锻板厚度，加热系数η5为0.4～0.6；
18、第二级加热温度为tβ～tβ+35℃，保温时间t6＝η6×h，加热系数η6为0.2～0.3。
19、具体的，所述步骤2准β锻造为第7火次锻造，整体锻造时间控制在5min以内；道次变形量不大于总变形量的1/3，送进量d与锻板厚度h的比值在1/2～2/3之间。
20、具体的，所述准β锻造完成后的冷却方式采用风冷或水冷。
21、具体的，所述步骤3中，对锻板直接加热，加热温度为tβ-50℃～tβ-30℃，保温时间t7＝η7×h，其中，h为锻板厚度，加热系数η7为0.6～0.8；α与β两相区变形量为20％～40％，锻造完成后空冷。
22、具体的，所述步骤4近β固溶热处理采用阶梯式加热，具体为：
23、第一级加热温度为tβ-100℃～tβ-200℃，保温时间为t8＝η8×h，其中，h为锻板厚度，加热系数η8为0.4～0.6；
24、第二级加热温度为tβ-30℃～tβ-10℃，保温时间为t9＝η9×h，加热系数η9为0.2～0.3；且完成近β热处理后采用风冷或空冷对锻板进行冷却。
25、具体的，在步骤4中，进行所述近β固溶热处理后，采用风冷或空冷使锻板温度降至530℃±30℃，进行时效热处理，保温时间为6～8h，然后空冷；匹配时效温度时应确保固溶温度与时效温度差不小于400℃。
26、具体的，所述锻板厚度为50mm～200mm。
27、与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案包括以下有益效果：
28、本专利技术通过建立高韧性tc11钛合金厚锻板的全流程制备工序，首先进行开坯锻造，然后依托于低高循环等短流程制备工艺获得组织细化均匀的中间坯物料，再然后通过合理设定加热温度、变形量及均匀分布变形等准β锻造和两相区成型锻造关键工序参数，获得了组织均匀的tc11钛合金厚锻板，最后通过整体近β热处理以及时效调控相含量、形貌和强韧化匹配获得以网篮组织为目标组织的大规格tc11钛合金锻板(50mm≤厚度≤200mm)，该锻板在保留高强度的前提下可以实现tc11钛合金锻板的高抗疲劳裂纹扩展能力和断裂韧性，并形成tc11钛合金锻板的全流程制备标准化流程及控制要点；经整体热处理后的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于准β锻造制备高韧性TC11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于准β锻造制备高韧性TC11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于准β锻造制备高韧性TC11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，所述步骤2准β锻造火次温度为Tβ至Tβ以上35℃，变形量为25％～70％。
4.根据权利要求1所述的基于准β锻造制备高韧性TC11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，所述步骤2准β锻造采用阶梯式加热的锻造方式，具体为：
5.根据权利要求1所述的基于准β锻造制备高韧性TC11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，所述步骤2准β锻造为第7火次锻造，整体锻造时间控制在5min以内；道次变形量不大于总变形量的1/3，送进量d与锻板厚度H的比值在1/2～2/3之间。
6.根据权利要求5所述的基于准β锻造制备高韧性TC11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，所述准β锻造完成后的冷却方式采用风冷或水冷。
7.根据权利要求1所述的基于准β锻造制备高韧性TC11钛合
8.根据权利要求1所述的基于准β锻造制备高韧性TC11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，所述步骤4近β固溶热处理采用阶梯式加热，具体为：
9.根据权利要求1所述的基于准β锻造制备高韧性TC11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，在步骤4中，进行所述近β固溶热处理后，采用风冷或空冷使锻板温度降至530℃±30℃，进行时效热处理，保温时间为6～8h，然后空冷；匹配时效温度时应确保固溶温度与时效温度差不小于400℃。
10.根据权利要求1～9任一项所述的基于准β锻造制备高韧性TC11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，所述锻板厚度为50mm～200mm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于准β锻造制备高韧性tc11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于准β锻造制备高韧性tc11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于准β锻造制备高韧性tc11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，所述步骤2准β锻造火次温度为tβ至tβ以上35℃，变形量为25％～70％。
4.根据权利要求1所述的基于准β锻造制备高韧性tc11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，所述步骤2准β锻造采用阶梯式加热的锻造方式，具体为：
5.根据权利要求1所述的基于准β锻造制备高韧性tc11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，所述步骤2准β锻造为第7火次锻造，整体锻造时间控制在5min以内；道次变形量不大于总变形量的1/3，送进量d与锻板厚度h的比值在1/2～2/3之间。
6.根据权利要求5所述的基于准β锻造制备高韧性tc11钛合金厚锻板的方法，其特征在于，所述准β锻造完成后的冷...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘向宏，左承坤，任勇，王涛，王凯旋，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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。