[發明專利]Ti55531鈦合金大規格棒材自由鍛造方法

有效

• 申請號: 201811302933.0
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109454188B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 朱雪峰;樊凱;黃德超;彭暉
• 申請（專利權）人: 湖南金天鈦業科技有限公司
• 主分類號: B21J5/06
• 分類號: B21J5/06;B21J1/06
• 代理公司: 常德市源友專利代理事務所(特殊普通合伙) 43208
• 代理人: 江妹

本發明公開了一種Ti55531鈦合金大規格棒材自由鍛造方法，經開坯鍛造→動態再結晶熱處理加工→β轉變溫度以下鍛造來實現。本發明在常規自由鍛造工藝路線的基礎上，在開坯鍛造后搭配一次動態再結晶熱處理加工，利用再結晶熱處理過程實現Ti55531坯料組織的快速細化，解決常規自由鍛造過程中需要依靠多火次、大變形量破碎大尺寸晶粒的問題，達到降低鍛造生產成本的目的。

技術領域

本發明提供一種Ti55531鈦合金大規格棒材自由鍛造方法，屬于鈦合金材料加工技術領域。

背景技術

Ti55531合金名義成分為Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr，是一種新型的高強高韌近β鈦合金，具有極佳的強度、塑性與韌性匹配性，熱成型性能較好，并且具有良好的淬透性，與當前廣泛應用于大型民用客機上的Ti1023合金相比，Ti55531合金不會產生明顯的成分偏析，且室溫抗拉強度提高了約15%。該合金主要替代TC4與Ti1023等合金，應用于飛機起落架、機翼等承力結構件，性能要求在兼顧高強與高韌的同時具有一定的塑性。

近年來隨著材料的發展以及能源危機的沖擊，航空航天工業對高強度、高韌性、低密度、價格低廉的新型結構材料的需要越來越迫切。因此，低成本新型鈦合金便成為近年來新材料的研究熱點，Ti55531鈦合金首當其沖成為鈦合金研究領域的熱點。本申請針對航空航天工業對鈦合金大規格棒材的應用需求，開展Φ400~Φ500mm棒材加工技術研究，實現Ti55531鈦合金大規格棒材的低成本、規模化穩定生產，滿足航空航天工業發展的需要。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種Ti55531鈦合金大規格棒材的自由鍛造方法，生產出直徑為Φ400~Φ500mm的大規格棒材，這種鈦合金棒材為α＋β兩相組織，且組織均勻性良好，力學性能較高且非常穩定，適用于工業化生產。

本申請所用原料為本公司自行生產的Φ680mm的Ti55531鈦合金鑄錠，本制造方法的工藝路線：開坯鍛造→動態再結晶熱處理加工→β轉變溫度以下鍛造。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：Ti55531鈦合金大規格棒材自由鍛造方法，通過以下步驟實現：

（一） 開坯鍛造

將Ti55531鈦合金鑄錠在β轉變溫度以上250℃～350℃進行1～2火次的鐓拔鍛造，每火次鍛造比控制在2.1～3.5之間，鍛后均采用空冷；

（二）動態再結晶熱處理加工

加熱溫度在β轉變溫度以下30℃~50℃，對經過步驟（一）處理的坯料進行1次鐓拔鍛造，鍛造比控制在1.4～1.8之間，鍛后直接回爐進行再結晶熱處理且熱處理加熱溫度在β轉變溫度以上80℃~100℃，保溫適當時間后出爐，然后進行1次鐓拔鍛造，鍛造比控制在1.1～1.3之間，鍛后采用空冷；

（三）β轉變溫度以下鍛造

先對經過步驟（二）處理的坯料進行1～3火次的鐓拔鍛造且加熱溫度在β轉變溫度以下30℃~50℃，鍛造比控制在1.4～1.8之間，鐓拔鍛造后均采用空冷；再進行1～2火次的拔長鍛造且加熱溫度在β轉變溫度以下30℃~50℃，拔長鍛造后均采用空冷。

進一步，在步驟（二）中，再結晶熱處理后的保溫時間按坯料最小截面尺寸×0.45+60分鐘計算。

進一步，在步驟（三）中，1～3火次鐓拔鍛造中每火次先進行1次鐓拔鍛造，鍛造比控制在1.4～1.8之間，完成后直接加熱回爐、保溫，保溫時間控制在120～150分鐘，出爐后再進行1次鐓拔鍛造，鍛造比控制在1.4～1.8之間。

進一步，在步驟（三）中，1～2火次的拔長鍛造中每火次先按鍛造比1.1～1.3進行拔長鍛造，完成后直接熱料回爐保溫，保溫時間控制在60～90分鐘，出爐后再按鍛造比1.1～1.3進行拔長鍛造。