[發明專利]TC4鈦合金鍛材及其制備方法

有效

• 申請號: 202010788576.4
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111889598B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 代廣霖;李露;陳鑫;李昌高;黎江
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團江油長城特殊鋼有限公司
• 主分類號: B21J1/06
• 分類號: B21J1/06;B21J5/06;B21J5/08;B21J13/12
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王學強

本發明屬于鍛造技術領域，具體公開了一種橫縱向性能組織均勻且晶粒細小的TC4鈦合金鍛材及其制備方法。該TC4鈦合金鍛材的制備方法，通過在相變點溫度以上加熱TC4鈦合金錠，再對其進行兩鐓兩拔得到初級鍛坯，之后通過在相變點溫度以下加熱初級鍛坯，再對初級鍛坯進行兩鐓兩拔并橫向展寬為半成品鍛坯，最后將半成品鍛坯分切再鍛造至成品尺寸。制備過程中，TC4鈦合金錠在相變點溫度以下的橫向和縱向的變形量基本一致，橫縱向組織充分破碎并再結晶，最終制得的TC4鈦合金鍛材性能組織均勻、晶粒細小，能實現工業化生產。經檢測，采用本發明方法制備的TC4鈦合金鍛材，性能滿足《GJB2218A?2008?航空用鈦及鈦合金棒材和鍛坯》的技術要求，且有很大的富余量。

技術領域

本發明屬于鍛造技術領域，具體涉及一種TC4鈦合金鍛材及其制備方法。

背景技術

TC4鈦合金是牌號為TC4的鈦合金，其材料的組成為Ti-6Al-4V，屬于α+β型鈦合金。TC4鈦合金具有優良的耐蝕性、小的密度、高的比強度及較好的韌性和焊接性，廣泛應用于航空航天、石油化工、造船、汽車，醫藥等領域。目前，航空航天及軍工領域使用的鈦合金都要求橫縱向性能組織均勻、晶粒等級≥9級或均質鈦合金，例如：在發動機底壓壓氣機盤和葉片等關鍵部位使用的鈦合金。但是常規工藝生產的鈦合金鍛材，由于橫縱向強度相差較大，所以鈦合金鍛材在航空航天及軍工領域的應用一直受到制約。

為解決晶粒等級問題，以往常常采鐓拔方式生產鈦及鈦合金鍛材，但在鈦合金鍛材的生產過程經常出現鍛材裂紋多、橫縱向性能相差大等問題。為克服鍛材裂紋較多的問題，常常采用高溫、小變、多火次變形的方式加工鈦合金鍛材，但該工藝生產的鍛材由于加熱溫度高、變形不足導致鍛材橫縱向性能相差較大、晶粒組織較大，因此橫縱向性能組織均勻的鈦合金鍛材的加工，一直是鈦合金鍛材生產的瓶頸。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種橫縱向性能組織均勻且晶粒細小的TC4鈦合金鍛材及其制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：TC4鈦合金鍛材的制備方法，包括下列步驟：

步驟一，將長度為L的TC4鈦合金錠放入加熱爐中進行加熱并保溫，加熱溫度比TC4鈦合金錠的相變點溫度高50～170℃，保溫時間按1.5～2mm/min進行控制；

步驟二，TC4鈦合金錠加熱完成后，將其從加熱爐中取出并鐓粗1/5L～1/4L，再調頭鐓粗1/5L～1/4L，總鐓粗高度為2/5L～3/5L，完成TC4鈦合金錠的第一次鐓鍛；然后，將第一次鐓鍛后的TC4鈦合金錠拔長到原始直徑，并放入加熱爐中再次加熱，本次加熱溫度比TC4鈦合金錠的相變點溫度高50～80℃；將再次加熱后的TC4鈦合金錠從加熱爐中取出，使其首次鐓粗時朝下的一端朝上并鐓粗1/5L～1/4L，再調頭鐓粗1/5L～1/4L，第二次鐓鍛TC4鈦合金錠的變形方式和變形量與第一次鐓鍛其時相同；最后，將第二次鐓鍛后的TC4鈦合金錠拔長到原始直徑，再冷卻到室溫，得到初級鍛坯；

步驟三，將初級鍛坯放入加熱爐中進行加熱并保溫，本次加熱溫度比TC4鈦合金錠的相變點溫度低30～60℃，本次保溫時間按1.5～1.8mm/min進行控制；

步驟四，初級鍛坯加熱完成后，將其從加熱爐中取出并鐓粗1/5L～1/4L，再調頭鐓粗1/5L～1/4L，總鐓粗高度為2/5L～3/5L，完成初級鍛坯的第一次鐓鍛；然后，將第一次鐓鍛后的初級鍛坯拔長到TC4鈦合金錠的原始直徑，并放入加熱爐中進行再次加熱，本次加熱溫度比TC4鈦合金錠的相變點溫度低30～60℃；將再次加熱后的初級鍛坯從加熱爐中取出，使其首次鐓粗時朝下的一端朝上并鐓粗1/5L～1/4L，再調頭鐓粗1/5L～1/4L；最后，將第二次鐓鍛后的初級鍛坯拔長到TC4鈦合金錠原始直徑，之后回爐加熱再采用FM法橫向展寬鍛造開坯，得到半成品鍛坯；

步驟五，將半成品鍛坯分切后，在TC4鈦合金錠的相變點溫度以下10～30℃加熱并換向鍛造至成品尺寸。