[發(fā)明專(zhuān)利]一種TA7鈦合金餅材的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310000062.8
• 申請(qǐng)日: 2013-01-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102994922A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳華;李維;王宏權(quán);張智;楊建朝;葉紅川;李進(jìn)元;侯鵬;文寧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西部鈦業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22F1/18
• 分類(lèi)號(hào): C22F1/18
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專(zhuān)利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TA7鈦合金餅材的制備方法。

背景技術(shù)

TA7鈦合金（名義成分為T(mén)i-5Al-2.5Sn）是單相α鈦合金，因具有良好的焊接性、較高的熱強(qiáng)性和優(yōu)異的超低溫性能等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件、空間推進(jìn)器部件和超低溫儲(chǔ)藏器等關(guān)鍵件。由于TA7鈦合金在兩相區(qū)溫度區(qū)間內(nèi)的加工塑性差，易在鍛件內(nèi)部和外部形成裂紋，鍛造允許變形量較小，加之鍛件變形死區(qū)的客觀存在，使TA7鈦合金的顯微組織不易實(shí)現(xiàn)均勻化，在顯微組織參數(shù)的定量控制方面存在一定困難。此外，鋁、氧等強(qiáng)化元素的添加比例也很重要，強(qiáng)化元素含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致TA7鈦合金產(chǎn)生低溫脆性；強(qiáng)化元素含量過(guò)低，則會(huì)導(dǎo)致TA7鈦合金的強(qiáng)度值不能滿足技術(shù)要求。因此，對(duì)TA7鈦合金根據(jù)使用要求進(jìn)行成份設(shè)計(jì)和顯微組織參數(shù)的定量控制是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)TA7鈦合金鍛件的技術(shù)關(guān)鍵。

目前常規(guī)的TA7鈦合金鍛件的鍛造工藝為：在TA7鈦合金的β相變點(diǎn)以上的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行開(kāi)坯鍛造后，在β相變點(diǎn)以下30~80℃的溫度范圍內(nèi)鍛制半成品和成品，采用常規(guī)鍛造工藝制備的TA7鈦合金鍛件存在鍛件易開(kāi)裂、變形組織不均勻等諸多問(wèn)題，導(dǎo)致TA7鈦合金鍛件的質(zhì)量較差，不適于TA7鈦合金鍛件的批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種TA7鈦合金餅材的制備方法。該方法針對(duì)TA7鈦合金材料的物性特征，通過(guò)對(duì)TA7鈦合金化學(xué)成分進(jìn)行配比設(shè)計(jì)，以及對(duì)始鍛溫度、終鍛溫度、道次鍛造比、總鍛造比等鍛造工藝參數(shù)的綜合控制，使得初級(jí)鍛坯的晶粒尺寸在7mm~15mm的范圍內(nèi)，半成品鍛坯的晶粒尺寸在1mm~6mm的范圍內(nèi)，TA7鈦合金餅材的顯微組織中條狀α長(zhǎng)度在0.10mm~0.25mm的范圍內(nèi)，最終獲得具有合理晶粒尺寸和組織參數(shù)的TA7鈦合金餅材。采用該方法制備的TA7鈦合金餅材，在室溫（20℃）條件下的拉伸強(qiáng)度≥830MPa，屈服強(qiáng)度≥760MPa，延伸率≥16%，斷面收縮率≥41%；在超低溫（-253℃）條件下的拉伸強(qiáng)度≥1490MPa，延伸率≥12%；超聲波探傷滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5193-85“鈦及鈦合金加工產(chǎn)品超聲波探傷方法”中A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，說(shuō)明采用該方法制備的TA7鈦合金餅材顯微組織均勻，低溫機(jī)械性能和室溫機(jī)械性能均優(yōu)異，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種TA7鈦合金餅材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、切除TA7鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除TA7鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TA7鈦合金鑄錠的截面為直徑為700mm~900mm的圓形；

步驟二、采用快鍛機(jī)或電液錘將步驟一中去除表面缺陷后的TA7鈦合金鑄錠進(jìn)行開(kāi)坯鍛造，空冷后得到初級(jí)鍛坯；所述開(kāi)坯鍛造采用軸向拔長(zhǎng)的鍛造方式，共分2~4火次完成，每火次開(kāi)坯鍛造的始鍛溫度均在β相變點(diǎn)以上100℃~200℃，每火次開(kāi)坯鍛造的鍛造比均為1.56~4.00；所述開(kāi)坯鍛造的總鍛造比為12.96~20.26；

步驟三、采用快鍛機(jī)或電液錘將步驟二中所述初級(jí)鍛坯進(jìn)行中間鍛造，空冷后得到半成品鍛坯；所述中間鍛造采用軸向反復(fù)鐓粗和拔長(zhǎng)的鍛造方式，共分3~5火次完成，每火次中間鍛造的始鍛溫度均在β相變點(diǎn)以下10℃~20℃，每火次中間鍛造的鍛造比均為2.04~3.32；所述中間鍛造的總鍛造比為11.66~109.96；

步驟四、將步驟三中所述半成品鍛坯進(jìn)行鋸切下料，然后采用快鍛機(jī)或電液錘將鋸切下料后的半成品鍛坯進(jìn)行一火次的成形鍛造，空冷后得到截面直徑為200mm~300mm，厚度為80mm~150mm的TA7鈦合金餅材；所述成形鍛造采用軸向鐓粗的鍛造方式，所述成形鍛造的始鍛溫度在β相變點(diǎn)以下10~40℃，所述成形鍛造的總鍛造比為2.40~3.32。

上述的一種TA7鈦合金餅材的制備方法，其特征在于，步驟一中所述TA7鈦合金鑄錠由TA7鈦合金自耗電極經(jīng)2~3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TA7鈦合金鑄錠中錫的質(zhì)量百分含量為2.0%~3.0%，鋁的質(zhì)量百分含量為5.0%~5.75%，氧的質(zhì)量百分含量為0.07%~0.12%，余量為鈦和不可避免的雜質(zhì)。

上述的一種TA7鈦合金餅材的制備方法，其特征在于，所述錫以Ti-Sn中間合金的形式配入，所述鋁以純鋁的形式配入，所述氧以二氧化鈦的形式配入。

上述的一種TA7鈦合金餅材的制備方法，其特征在于，步驟二中每火次開(kāi)坯鍛造均分兩道次完成，每道次開(kāi)坯鍛造的鍛造比均為1.25~2.00，每火次開(kāi)坯鍛造的終鍛溫度均≥950℃。