[發明專利]一種鈦合金薄壁型材擠壓鍛造復合近凈成形的方法

有效

• 申請號: 201910634520.0
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110340166B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 牛勇;朱艷春;馬立峰
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: B21C23/02
• 分類號: B21C23/02;B21C23/32;B21J5/06;B21J13/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 申紹中

本發明屬于材料成形技術領域，具體涉及一種鈦合金薄壁型材擠壓鍛造復合近凈成形的方法，包括下列步驟：S1、將鈦合金坯料置氫；S2、將置氫鈦合金坯料擠壓成形；S3、將擠壓型材高頻鍛造整形成鍛造型材；S4、將鍛造型材做退火和除氫處理。本發明通過熱氫處理工藝降低鈦合金成形溫度，提高鈦合金塑性，采用擠壓成形完成大變形，鍛造整形完成厚度減薄和表面精整。本發明可以實現鈦合金薄壁型材的近凈成形，解決現有技術材料利用率低，生產成本高的難題。本發明用于鈦合金薄壁型材的擠壓鍛造復合近凈成形。

技術領域

本發明屬于材料成形技術領域，具體涉及一種鈦合金薄壁型材擠壓鍛造復合近凈成形的方法。

背景技術

鈦合金薄壁型材在航空航天領域具有非常廣闊的應用前景，但是加工制造成本高嚴重制約其廣泛應用，近凈成形是降低制造成本的重要方式。擠壓加工的優點在于，擠壓溫度可以在T_p(鈦合金相轉變溫度)以上，這時鈦合金塑性好；坯料在三向壓應力下完成變形成形條件好，成形效率高，可以完成大部分變形量；但是由于型材壁厚無法達到要求，且表面粗糙度差；擠壓成形必須采用玻璃潤滑劑進行防氧化和變形潤滑，潤滑劑也影響表面質量；因此，僅僅通過擠壓不能完成近凈成形。由于鈦合金塑性差，存在成形道次多、表面開裂等問題，僅僅通過鍛造方法將鈦合金坯料加工成長的薄壁型材也難以實現。現有技術主要是對鈦合金擠壓型材進行機加工獲得鈦合金薄壁型材，沒有實現鈦合金的低成本近凈成形，材料利用率低，生產成本高。

發明內容

針對上述技術問題，提供了一種鈦合金薄壁型材擠壓鍛造復合近凈成形的方法，解決了現有技術材料利用率低、生產成本高的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種鈦合金薄壁型材擠壓鍛造復合近凈成形的方法，包括下列步驟：

S1、將鈦合金坯料置氫；

S2、將置氫鈦合金坯料擠壓成形；

S3、將擠壓型材高頻鍛造整形成鍛造型材；

S4、將鍛造型材做退火和除氫處理。

所述S1中鈦合金坯料置氫的方法為將鈦合金坯料置于置氫爐內，抽真空到10^-3Pa，以2～20℃min^-1的速度加熱至置氫溫度，向置氫爐中置入高純氫氣，爐內氫分壓趨于平衡后保溫1～5h，以10℃min^-1的速度冷卻至室溫，得到置氫鈦合金坯料。

所述S2中置氫鈦合金坯料擠壓成形的方法為對置氫鈦合金坯料進行涂玻璃潤滑劑處理，將置氫鈦合金坯料加熱至擠壓成形溫度，所述擠壓成形溫度為鈦合金相轉變溫度以上50～150℃，在擠壓機上對置氫鈦合金坯料完成擠壓成形，獲得擠壓型材，擠壓速度為50～300mm/s，擠壓比為8～40。

所述S3中高頻鍛造整形的方法為將擠壓型材裝入高頻鍛造整形裝置，對型材兩端施加拉力，對擠壓型材整形段進行局部加熱，加熱溫度為鈦合金相轉變溫度以下10℃～50℃，擠壓型材沿軸線運動，鍛造錘頭在垂直于擠壓型材軸線的平面內往復運動對擠壓型材進行鍛造整形，單次壓下率為5～20％，單次送進量為壁厚的30～70％，鍛造頻次200～1200次/min，獲得厚度和表面質量復合要求的鍛造型材，總的變形量控制在20～70％，將鍛造型材進行噴砂、酸洗處理，去除表面玻璃潤滑劑。

所述S4中退火和除氫處理的方法為將鍛造型材表面清潔后，置入真空除氫爐中，抽真空到10^-3Pa，以2～20℃min^-1的速度加熱至除氫溫度650～850℃，爐內真空度高于3×10^-3Pa后保溫1～3h，以10℃min^-1的速度冷卻至室溫，獲得近凈成形型材。

本發明與現有技術相比，具有的有益效果是：