[發明專利]一種Ti2AlNb基合金大規格均勻細晶棒材的制備方法

有效

• 申請號: 201511020922.X
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105506525B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 周毅;曹京霞;黃旭;王寶
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 梁瑞林

技術領域

本發明屬于Ti-Al系金屬間化合物材料加工技術領域，涉及一種Ti₂AlNb基合金大規格均勻細晶棒材的制備方法。

背景技術

Ti₂AlNb基合金屬于Ti-Al系金屬間化合物材料，它綜合了Ti₃Al與TiAl的性能優點，具有較好的室溫塑韌性，高的比強度，良好的蠕變抗力與抗氧化性能，同時兼具較好的高溫成形能力，是一種極具潛力的輕質耐高溫結構材料，有望替代傳統的鎳基高溫合金成為航空航天發動機熱端部件、高超音速飛行器尾舵與熱防護結構等部件的重要選材，對于提高發動機的推重比，增加武器裝備的耐溫等級具有重要作用。制造航空、航天領域大尺寸的結構鍛件，如發動機機匣，盤形件等，需要大規格的坯料，同時為提高坯料的成形能力并滿足最終鍛件的性能要求，坯料的組織要求均勻細小。雖然Ti₂AlNb基合金具有一定的熱工藝塑性，其半成品及最終成品部件的制備均可采用類似傳統鈦合金的工藝。但作為一種金屬間化合物材料，其又具有自身的工藝特點。變形抗力大、工藝塑性不足與裂紋敏感性高的問題一直是制約Ti₂AlNb基合金大規格均勻細晶棒材制備需要克服的技術難點。

發明內容

本發明的目的是：提供一種Ti₂AlNb基合金大規格均勻細晶棒材的制備方法，以便克服Ti₂AlNb基合金鑄錠變形抗力大，工藝塑性不足，鍛后組織均勻性差，鍛造易開裂及成材率低的難題。

本發明的技術方案是：一種Ti₂AlNb基合金大規格均勻細晶棒材的制備方法，大規格棒材是指直徑為150mm～500mm的棒材，其特征在于，制備的步驟如下：

1、成分均勻化處理：將Ti₂AlNb基合金鑄錠放入加熱爐進行成分均勻化處理，加熱溫度為1150℃～1250℃，保溫時間為10h～30h，爐冷或空冷；鑄錠入爐前表面涂覆0.1mm～3mm厚的耐高溫防氧化涂料；

2、開坯鍛造：對步驟1獲得的坯料進行3火次～5火次軟包套開坯鐓拔鍛造，坯料的始鍛溫度為1050℃～1200℃，每火次完成一鐓一拔，鐓拔變形 量均為25％～45％，終鍛溫度不低于800℃，每火次鍛后自然冷卻；

3、β轉變溫度以下鍛造：在950℃～1050℃的始鍛溫度區間對步驟2獲得的鍛坯進行1火次～2火次軟包套鐓拔鍛造，每火次完成一鐓一拔，鐓拔變形量均為25％～45％，終鍛溫度不低于750℃，每火次鍛后自然冷卻；

4、測試鍛坯的β轉變溫度T_β：按照國標GB/T 23605的方法測試步驟3獲得的鍛坯的β轉變溫度T_β；

5、β轉變溫度以上鍛造：在T_β以上20℃～50℃的始鍛溫度區間對步驟3獲得的鍛坯進行1火次～3火次軟包套鐓拔鍛造；每火次完成一鐓一拔，鐓拔變形量均為25％～45％，終鍛溫度不低于800℃，每火次鍛后自然冷卻；

6、β轉變溫度以下鍛造：在T_β以下20℃～100℃的始鍛溫度區間對步驟5獲得的鍛坯進行5火次～10火次軟包套鐓拔鍛造，每火次完成一鐓一拔，鐓拔變形量均為25％～45％，終鍛溫度不低于750℃，每火次鍛后自然冷卻；

7、滾圓成形：在T_β以下20℃～100℃的始鍛溫度區間對步驟6獲得的鍛坯進行1火次～2火次軟包套滾圓成形，每火次變形量為15％～30％，終鍛溫度不低于700℃，每火次鍛后自然冷卻，獲得Ti₂AlNb基合金大規格均勻細晶棒材。

本發明的優點是：提供了一種Ti₂AlNb基合金大規格均勻細晶棒材的制備方法，克服了Ti₂AlNb基合金鑄錠變形抗力大，工藝塑性不足，鍛后組織均勻性差，鍛造易開裂及成材率低的難題，實現棒材高效穩定的制備。

本發明利用形變再結晶原理，通過不同溫度下多火次的熱機械處理破碎Ti₂AlNb基合金粗大的鑄態組織，經過多火次累積的鍛造變形與再結晶作用，細化了棒材組織的同時，保證了棒材組織的均勻性，同時結合軟包套鍛造工藝，有效防止坯料鍛造開裂，大幅提高成材率，最終實現規格為Φ(150～500)mm均勻細晶棒材的制備。所制棒材的低倍組織為均勻的模糊晶，原始β晶粒尺寸在200μm以下。