[發明專利]一種提高TC4鈦合金片層組織球化率的雙道次鍛造方法

有效

• 申請號: 201611149216.X
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106756692B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 藺永誠;趙春陽;陳明松
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種采用雙道次鍛造工藝提高TC4鈦合金片層組織球化率的方法。該方法包括如下步驟：(1)將TC4鈦合金鍛坯加熱至鍛造溫度，并保溫至鍛坯溫度均勻后，進行雙道次鍛造，其鍛造溫度為800～900℃，鍛坯的變形速率為0.001～0.005s^?1，第一道次的變形量為坯料高度30～50％，第二道次的變形量為坯料高度20～50％，道次間隔保溫時間為120～240s，鍛坯的總變形量為50～70％；(2)鍛造結束后，立即對鍛件淬火；(3)將冷卻后的鍛件在500～600℃溫度下進行6～12h退火熱處理，然后空冷至室溫。本發明能夠以較小的變形量實現TC4鈦合金片層組織球化的目的，為TC4鈦合金鍛件的品質躍升提供了新技術。

技術領域：

本發明屬于鍛造技術領域，涉及一種采用雙道次鍛造工藝提高TC4鈦合金片層組織球化率的方法。

背景技術：

TC4鈦合金是一種α+β兩相鈦合金，具有良好的工藝塑性、超塑性、焊接性和抗腐蝕性能等優點，因此被廣泛應用于航空和航天工業。

TC4鈦合金性能與其內部組織形態密切相關。由于等軸組織的TC4鈦合金具有最好的塑性和熱穩定，是很多航空航天鈦合金零件的目標組織。然而，鈦合金在β單相區進行熱加工后，其組織通常為片層狀，且鈦合金的這種片層組織非常穩定，難以通過熱處理改變，只能通過相變點以下大塑性變形才能使其球化，轉變為等軸組織，且所需變形量極大，如Ti-6Al-4V合金(即國產牌號TC4合金)片層狀組織在應變為1.0時開始發生球化，達到真應變2.5時完成球化(S.L.Semiatin,V.Seetharaman,I.Weiss.Flow behavior andglobularization kinetics during hot working of Ti-6Al-4V with a colony alphamicrostructure.Materials Science and Engineering A,1999,263:257-271)。在實際鍛造過程中，需要反復多次變形才能達到如此大的應變，導致鍛造成本過高。因此，急需發明一種能有效地降低TC4鈦合金發生完全球化所需應變的新工藝，從而提升鈦合金零件的鍛造效率，降低生產成本。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種采用雙道次鍛造工藝提高TC4鈦合金片層組織球化率的方法，該方法可以有效地降低TC4鈦合金片層組織發生完全球化所需的應變，解決了現有TC4鈦合金片狀組織完成球化需要大塑性變形的難題。

本發明解決上述難題的方案是：

步驟1：將TC4鈦合金鍛坯加熱至鍛造溫度，并保溫至鍛坯溫度均勻后，進行雙道次鍛造，其鍛造溫度為800～900℃，鍛坯的變形速率為0.001～0.005s^-1，第一道次的變形量為坯料高度30～50％，第二道次的變形量為坯料高度20～50％，道次間隔保溫時間為120～240s，鍛坯的總變形量為50～70％；

步驟2：鍛造結束后，立即對鍛件淬火；

步驟3：將冷卻后的鍛件在500～600℃溫度下進行6～12h退火熱處理，然后空冷至室溫。

本發明的有益效果為：該方法充分利用了亞動態再結晶對TC4鈦合金片層組織球化的影響規律，采用雙道次鍛造工藝，加速了片層組織球化過程的速率，顯著地降低了TC4鈦合金發生完全球化所需的應變，從而減小了TC4鈦合金鍛件片層組織球化所需的變形量，為采用較小變形量完成TC4鈦合金片層組織球化提供了新技術。

附圖說明：

圖1TC4鈦合金鍛坯的原始組織；

圖2實施例的鍛造工藝示意圖：(a)溫度—時間曲線；(b)真應力—時間曲線；(c)真應力—真應變曲線；

圖3實施例工藝獲得的TC4鈦合金鍛件的最終組織；

圖4實施例對比實驗真應力—真應變曲線；