[發明專利]一種大型熱強鈦合金鍛件的加工方法

有效

• 申請號: 202011002279.9
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112264566B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 李渭清;馮永琦;段曉輝;張偉;賈栓孝;張平輝;孫小勇
• 申請（專利權）人: 寶雞鈦業股份有限公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J5/02;B21J5/06;B21J1/06;C22F1/18;C21D1/26
• 代理公司: 寶雞市新發明專利事務所(普通合伙) 61106
• 代理人: 馬天順;席樹文

本發明公開了一種大型熱強鈦合金鍛件的加工方法，包括：得到鈦合金鑄錠；在鑄錠表面涂刷涂層，然后進行加熱，再開坯鍛造，得到第一鈦合金鍛坯，將其加工成第一圓柱形鍛坯；對第一圓柱形鍛坯進行加熱，得到第二鈦合金鍛坯，并將第二鈦合金鍛坯加工成第二圓柱形鍛坯；對第二圓柱形鍛坯進行加熱，得到第三鈦合金鍛坯，并將該鍛坯鍛制成方坯；對方坯進行加熱后，經各種工序鍛制成臺階狀胎模鍛坯；對臺階狀胎模鍛坯進行機械加工，去除缺陷后在其表面涂刷涂層，然后進行加熱，再將臺階狀胎模鍛坯料放置于胎模鍛模具中進行成型，得到半成品熱強鈦合金鍛件；對半成品熱強鈦合金鍛件進行雙重退火，得到成品鍛件。該方法降低了熱強鈦合金的鍛件的制備成本。

技術領域

本發明屬于鈦合金制備加工技術領域，具體涉及一種大型熱強鈦合金鍛件的加工方法。

背景技術

全球鈦材市場的最大用戶始終屬于航空工業，鈦材行業的周期性輪回也與航空工業的發展狀況密切相關。目前，發達國家的航空工業用鈦材產量占鈦材總產量的50％；其中，美國和俄羅斯等國家航空工業鈦材需求量占比甚至超過70％。因此，鈦也被人們冠以“空中金屬”、“天之驕子”的美名。

近年來，飛機上越來越多的大型承力構件也開始大量采用鈦合金材料，以達到減重和提高效益的目的，這些大型承力構件的形狀越來越復雜，投影面積也越來越大，但多數大型承力構件為保證高強高韌高淬透性的特點，一般都采用Mo當量較高的(α+β)型鈦合金，或者采用亞穩定β型鈦合金，而關于大型熱強鈦合金承力構件的應用很少；但是近年來，隨著新型飛機的研制，航空用鈦合金材料體系不斷升級換代，不但要求鈦合金具有較高的強度和塑性，同時還要耐高溫，這就對大型熱強鈦合金承力構件提出了新的需求，大型承力構件都以鍛件為主，而熱強鈦合金的塑性差，熱加工溫度窗口窄，熱加工過程中很容易開裂，所以熱強鈦合金大型鍛件一般都采用模鍛或者等溫鍛造，這就需要采用高強耐熱鋼制造模具，由于鍛造溫度高導致模具壽命較短，模具成本顯著增加，對一些形狀較簡單的熱強鈦合金鍛件來說，會導致其制造成本大幅度提高。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種大型熱強鈦合金鍛件的加工方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種大型熱強鈦合金鍛件的加工方法，包括：

步驟1：采用真空自耗熔煉得到鈦合金鑄錠；

步驟2：在所述熱強鈦合金鑄錠表面涂刷抗氧化防護涂層，待涂層干燥后對所述鈦合金鑄錠進行加熱，加熱溫度為(α+β)→β相變點以上100～150℃，保溫120～300min后，將錠坯出爐，從開爐門到將錠坯轉移到鍛造機上的時間≤90s；然后進行開坯鍛造，保證所述錠坯的變形量為20％～60％，得到第一鈦合金鍛坯，并將所述第一鈦合金鍛坯加工成高徑比為1.5～3.0的第一圓柱形鍛坯；

步驟3：對所述第一圓柱形鍛坯進行加熱，加熱溫度為(α+β)→β相變點以上30～50℃，保溫120～300min后，進行多火次鐓粗和拔長，保證坯料β相區總變形量大于70％，得到第二鈦合金鍛坯，并將第二鈦合金鍛坯加工成高徑比為1.5～3.0的第二圓柱形鍛坯；

步驟4：對第二圓柱形鍛坯進行加熱，加熱溫度為(α+β)→β相變點以下20～60℃，保溫200～400min后，進行多火次鐓粗和拔長，保證坯料兩相區總變形量大于90％，得到第三鈦合金鍛坯，并將所述第三鈦合金鍛坯鍛制成方坯；

步驟5：對所述方坯進行加熱，加熱溫度為(α+β)→β相變點以下20～60℃，保溫150～360min后，經錯位鍛造制成臺階狀胎模鍛坯；

步驟6：對所述臺階狀胎模鍛坯進行機械加工，去除表面裂紋和折疊等缺陷后在其表面涂刷潤滑保溫涂層，待涂層干燥后進行加熱，加熱溫度為(α+β)→β相變點以下20～60℃，保溫100～240min后，將所述臺階狀胎模鍛坯出爐并放置于胎模鍛模具中進行終鍛成型，得到半成品熱強鈦合金鍛件；其中，從開爐門到將鍛坯轉移到胎模鍛模具上的時間≤90s；胎模鍛成型時上模具的下壓速度≤50mm/s；