一种TC2钛合金大规格棒材的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种TC2钛合金大规格棒材的制备方法，包括以下步骤：一、切除TC2钛合金铸锭的冒口和锭底，并去除TC2钛合金铸锭的表面缺陷；二、进行开坯锻造，得到初级锻坯；三、将初级锻坯进行中间锻造，得到半成品锻坯；四、将半成品锻坯进行成形锻造，得到截面直径为200mm～300mm，长度为2000mm～3000mm的TC2钛合金大规格棒材。本发明专利技术采用中小型锻造液压机制备TC2钛合金大规格棒材，并通过对锻造温度、锻造比等工艺参数的选取和优化，制备的TC2钛合金大规格棒材显微组织均匀，机械性能优良，批次稳定性好，产品质量能与大型锻压机锻造的棒材产品的质量相媲美，可广泛应用于各领域。

【技术实现步骤摘要】
一种TC2钛合金大规格棒材的制备方法
本专利技术属于钛合金材料制备
，具体涉及一种TC2钛合金大规格棒材的制备方法。
技术介绍
TC2钛合金是低合金化的T1-Al-Mn系近α型钛合金，该合金的名义成分为 T1-4A1-1. 5Μη，具有比强度高、热稳定性好等主要优点，在航空、航天领域日益得到广泛应用。为获得品质优良的TC2钛合金大规格棒材，目前多数生产厂采用价格昂贵的额定压力在3000吨以上的大型锻压设备生产，不仅设备投入大，而且生产成本高；如果采用常规制备工艺，在额定压力2100吨以下的中小型锻造液压设备上锻制TC2钛合金等大规格棒材，因锻压力不足，锻透性差，制备的TC2钛合金大规格棒材常出现显微组织不均匀、探伤杂波不达标、机械性能差等严重的质量问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种显著降低锻造设备成本的TC2钛合金大规格棒材的制备方法。该方法采用额定压力为1700吨 2100 吨的中小型锻造液压机制备TC2钛合金大规格棒材，通过设定适宜的锻造温度以及匹配的工艺参数，制备的TC2钛合金大规格棒材显微组织均匀，机械性能优良，批次稳定性好，产品质量可与采用大型锻造液压机锻制的TC2钛合金大规格棒材相媲美，能够显著降低锻造设备成本，广泛应用于航空、航天等领域。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种TC2钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、切除TC2钛合金铸锭的冒口和锭底，并去除TC2钛合金铸锭的表面缺陷； 所述TC2钛合金铸锭的截面为直径为Φ600πιπΓΦ700πιπι的圆形；步骤二、采用额定压力为1700吨 2100吨的锻造液压机对步骤一中去除表面缺陷后的TC2钛合金铸锭进行开坯锻造，冷却后得到初级锻坯；所述开坯锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分3飞火次完成，每火次开坯锻造的始锻温度均在β相变点以上 500C 100。。;所述开坯锻造的总锻造比为15. 6 97. 7 ；步骤三、采用额定压力为1700吨 2100吨的锻造液压机对步骤二中所述初级锻坯进行中间锻造，冷却后得到半成品锻坯；所述中间 锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分3飞火次完成，每火次中间锻造的始锻温度均在β相变点以下10°C 30°C;所述中间锻造的总锻造比为15. 6^97. 7 ；步骤四、将步骤三中所述半成品锻坯进行锯切下料，然后采用额定压力为1700吨 2100吨的锻造液压机对锯切下料后的半成品锻坯进行成形锻造，冷却后得到截面直径为 Φ200ι πΓΦ300mm,长度为2000mnT3000mm的TC2钛合金大规格棒材；所述成形锻造共分2 4火次完成，每火次成形锻造的始锻温度均在β相变点以下30η0 ，其中最后一火次成形锻造采用倒棱滚圆的锻造方式，其余火次成形锻造均采用轴向拔长的锻造方式；所述成形锻造的总锻造比为2. 2(Γ4. 87。上述的一种TC2钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述TC2钛合金铸锭中铝的质量百分含量为4. 09Γ5. 0%，锰的质量百分含量为1. 09Γ2. 0%，氧的质量百分含量为O. 089Γ0. 12%，余量为钛和不可避免的杂质。上述的一种TC2钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述TC2钛合金铸锭由TC2钛合金自耗电极经两次自耗电弧熔炼得到，其中第一次自耗电弧熔炼在真空条件下进行，第二次自耗电弧熔炼在惰性气体保护下进行。上述的一种TC2钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤二中每火次开坯锻造的锻造比均为2. 5，每火次开坯锻造的终锻温度均不低于850°C，且开坯锻造后冷却的方式为空冷。上述的一种TC2钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤三中每火次中间锻造的锻造比均为2. 5，每火次中间锻造的终锻温度均不低于850°C，且中间锻造后冷却的方式为水冷。上述的一种TC2钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤四中每火次成形锻造的锻造比均为1. 48^1. 50，每火次成形锻造的终锻温度均不低于800°C，且成形锻造后冷却的方式为空冷。本专利技术与现有技术相比具有以下优点1、本专利技术将开坯锻造阶段和中间锻造阶段的锻造温度总体控制在TC2钛合金的 β相变点以下30°C至相变点以上100°C的温度区间内，通过控制开坯锻造的总锻造比与成形锻造总锻造比的比值大于3，以及中间锻造的总锻造比与成形锻造总锻造比的比值大于 3，并充分利用TC2钛合金在β相变点附近温度区间内金属流变应力低、锻透性好的特性， 从而有效地降低了锻制TC2钛合金大规格棒材对锻造设备额定压力的要求，锻压力可减少三分之一以上；本专利技术能显著减少设备投入，大幅度地降低工业化生产TC2钛合金大规格棒材的生产成本。2、本专利技术采用经两次自耗电弧熔炼的TC2钛合金铸锭进行大规格棒材的制备，其中第一次熔炼为真空自耗熔炼，第二次采取惰性气体保护下自耗熔炼进行重熔，既能有效地避免饱和蒸气压较高的Mn元素在熔炼过程中的挥发，又能防止一些杂质元素在铸锭中形成气孔等缺陷，能够确保充氩熔炼过程电弧稳定。3、本专利技术经研究发现，TC2钛合金大规格棒材的锻造工艺与TC2钛合金铸锭化学成分的设定具有紧密相关性；对于如直径为Φ200·ι，长度为2000mm的较小规格TC2 钛合金棒材，当TC2钛合金铸锭的化学成分中铝的质量百分含量选取中下限成分范围4.0% 4. 5%,猛的质量百分含量选取中下限成分范围1. 09Γ1. 5%,氧的质量百分含量选取中下限成分范围O. 089Π). 10%时，则开坯锻造和中间锻造的总锻造比均优选为15. 6^39. 1，成形锻造的锻造比优选为2. 2Γ3. 28，能够得到高质量的TC2钛合金大规格棒；而对于如直径为Φ 300mm，长度为3000mm 的较大规格的TC2钛合金棒材，当TC2钛合金铸锭的化学成分中铝的质量百分含量选取中上限成分范围4. 59Γ5. 0%，锰的质量百分含量选取中上限成分范围1. 59Γ2. 0%，氧的质量百分含量选取中上限成分范围O. 109Γ0. 12%时，则开坯锻造和中间锻造的总锻造比均优选为39. Γ97. 7，成形锻造的总锻造比优选为3. 28^4. 90，能够得到高质量的TC2钛合金大规格棒材。4、本专利技术方法工艺简单，采用本专利技术制备的TC2钛合金大规格棒材显微组织均匀，机械性能优良，批次稳定性好，产品质量可与采用大型锻压机锻造的TC2等钛合金大规格棒材的产品质量相媲美，可广泛应用于航空、航天等领域，产品的成材率也较普通制备方法可提闻10%以上。5、采用本专利技术制备的TC2钛合金大规格棒材在室温(20°C)条件下的拉伸强度高达830MPa 840MPa，屈服强度高达760MPa 800MPa，延伸率彡16%,断面收缩率彡38% ；U型缺口的冲击韧性(aKU)彡40J/cm2 ;在高温(350°C )条件下的拉伸强度高达550MPa 560MPa ;超声波探伤符合国家标准GB5193-85 “钛及钛合金加工产品超声波探伤方法”中A级标准要求。6、本专利技术方法还适用于其它牌号的近α型钛合金、a+β两相钛合金大规格棒材的工业化生产，具有广泛的应用价值。下面结合实施例对本专利技术作进一步详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TC2钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、切除TC2钛合金铸锭的冒口和锭底，并去除TC2钛合金铸锭的表面缺陷；所述TC2钛合金铸锭的截面为直径为Φ600mm~Φ700mm的圆形；步骤二、采用额定压力为1700吨~2100吨的锻造液压机对步骤一中去除表面缺陷后的TC2钛合金铸锭进行开坯锻造，冷却后得到初级锻坯；所述开坯锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分3~5火次完成，每火次开坯锻造的始锻温度均在β相变点以上50℃~100℃；所述开坯锻造的总锻造比为15.6~97.7；步骤三、采用额定压力为1700吨~2100吨的锻造液压机对步骤二中所述初级锻坯进行中间锻造，冷却后得到半成品锻坯；所述中间锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分3~5火次完成，每火次中间锻造的始锻温度均在β相变点以下10℃~30℃；所述中间锻造的总锻造比为15.6~97.7；步骤四、将步骤三中所述半成品锻坯进行锯切下料，然后采用额定压力为1700吨~2100吨的锻造液压机对锯切下料后的半成品锻坯进行成形锻造，冷却后得到截面直径为Φ200mm~Φ300mm，长度为2000mm~3000mm的TC2钛合金大规格棒材；所述成形锻造共分2~4火次完成，每火次成形锻造的始锻温度均在β相变点以下30℃~80℃，其中最后一火次成形锻造采用倒棱滚圆的锻造方式，其余火次成形锻造均采用轴向拔长的锻造方式；所述成形锻造的总锻造比为2.20~4.87。...

【技术特征摘要】
1.一种TC2钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、切除TC2钛合金铸锭的冒口和锭底，并去除TC2钛合金铸锭的表面缺陷；所述TC2钛合金铸锭的截面为直径为Φ600mm~Φ700_的圆形；步骤二、采用额定压力为1700吨 2100吨的锻造液压机对步骤一中去除表面缺陷后的TC2钛合金铸锭进行开坯锻造，冷却后得到初级锻坯；所述开坯锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分3飞火次完成，每火次开坯锻造的始锻温度均在β相变点以上 500C 100。。;所述开坯锻造的总锻造比为15. 6 97. 7 ；步骤三、采用额定压力为1700吨 2100吨的锻造液压机对步骤二中所述初级锻坯进行中间锻造，冷却后得到半成品锻坯；所述中间锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分3飞火次完成，每火次中间锻造的始锻温度均在β相变点以下10°C 30°C ;所述中间锻造的总锻造比为15. 6^97. 7 ；步骤四、将步骤三中所述半成品锻坯进行锯切下料，然后采用额定压力为1700吨 2100吨的锻造液压机对锯切下料后的半成品锻坯进行成形锻造，冷却后得到截面直径为 Φ200ι πΓΦ300mm,长度为2000mnT3000mm的TC2钛合金大规格棒材；所述成形锻造共分 2 4火次完成，每火次成形锻造的始锻温度均在β相变点以下30η0 ，其中最后一火次成形锻造采用倒棱滚圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华，李长亮，杨建朝，杨永福，李维，高文超，舒滢，蒲宣，郭征，
申请(专利权)人：西部钛业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：