[發明專利]一種近α型高溫鈦合金大規格棒材鍛造方法

有效

• 申請號: 202011173503.0
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112338119B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 彭暉;李超;樊凱;馮繼才;黃德超;朱雪峰
• 申請（專利權）人: 湖南湘投金天鈦業科技股份有限公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J5/08;C22F1/18
• 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

本發明公開了一種近α型高溫鈦合金大規格棒材鍛造方法，其工藝路線為：鑄錠開坯鐓拔→首次α+β相區鐓拔→動態β再結晶處理→第2次α+β相區鐓拔→α+β相區拔長→α+β相區成品摔圓成型。本發明通過在“高?低?高?低”鍛造工藝中結合動態β再結晶處理，合理設計工藝步驟，科學匹配變形溫度、變形量、變形速率、高徑比等工藝參數，進行坯料的鍛造變形，以獲得心部和邊部均為細小均勻的等軸組織，超聲波探傷均勻性良好的Φ250~Φ500mm的近α高溫鈦合金大規格棒材，且鍛造流程短、成品率良好，適宜于工業化穩定生產。

技術領域

本發明涉及鍛造技術領域，具體涉及一種近α型高溫鈦合金Φ250～500mm大規格棒材的自由鍛造方法。

背景技術

近α型高溫鈦合金材料，長期使用溫度可達500℃-600℃，具有良好的熱強性和熱穩定性。高溫鈦合金代替鋼或鎳基高溫合金，用于制造航空發動機壓氣機輪盤、葉片、整體葉盤、機匣等，可以減輕結構重量40%左右，從而顯著提高發動機的推重比和使用性能，成為現代航空發動機制造中極富應用前景的關鍵材料之一。

由于近α型高溫鈦合金由于合金化程度高，且在室溫狀態下主要為α相，因此，在相同的變形條件下（變形溫度、變形速率、變形方式），其變形抗力要大于傳統的兩相合金如TC4、TC11等，其工藝塑性明顯低于TC4、TC11；且該合金中均含有含量較低的弱β穩定化元素Nb、Ta，在（α＋β）兩相區的溫度區間很小，且隨著溫度的下降，變形抗力的增加較快，這給該合金棒材的鍛造變形特別是在（α＋β）兩相區的鍛造變形加工造成了較大的難度，大規格棒材鍛透性差，難以獲得均勻細小等軸組織，超聲探傷均勻性差，且在鍛造過程中容易開裂，坯料打磨量大，成品率很低。

基于上述問題，因而亟待提出一種新的具有均勻性良好組織的制備方法，以解決近α高溫鈦合金鍛造窗口窄、鍛造過程控制難、組織均勻性差等問題，且成品率高，從而滿足日益發展的航空航天工業需求。

發明內容

針對上述近α高溫鈦合金鍛造窗口窄、鍛造過程控制難、成品率低等問題，本發明的目的是提供一種獲得均勻細小等軸組織，且超聲波探傷均勻性良好、鍛造流程短的近α高溫鈦合金Φ250~Φ500mm大規格棒材的鍛造方法，以提高近α高溫鈦合金大規格棒材組織均勻性和質量穩定性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種近α型高溫鈦合金大規格棒材鍛造方法，其特征在于，其工藝路線為：鑄錠開坯鐓拔→首次α+β相區鐓拔→動態β再結晶處理→第2次α+β相區鐓拔→α+β相區拔長→α+β相區成品摔圓成型。

進一步，上述近α型高溫鈦合金大規格棒材鍛造方法，具體是通過以下步驟來實現的：

（1）鑄錠開坯鐓拔

將加熱爐預熱到800℃，裝入鑄錠或坯料保溫1~2h，再緩慢升溫至1080~1150℃溫度，加熱系數為0.2~0.7，鍛造1~2火，每火次鍛比為3.0~7.0，鍛后空冷；

（2）首次α+β相區鐓拔

將加熱爐預熱到800℃，裝入經過步驟（1）處理的鑄錠或坯料保溫1~2h，再緩慢升溫至相變點以下20-30℃，加熱系數為0.5~0.8，鍛造1~2火，每火次鍛比控制在2.0~3.0之間，鍛后熱料回爐進行動態β再結晶處理；

（3）動態β再結晶處理

于相變點以上50~100℃進行加熱，加熱系數為0.3~0.5，隨后進行鍛造，鍛比控制在1.2~1.7，鍛后空冷；

（4）第2次α+β相區鐓拔

相變點以下20~40℃加熱，加熱系數為0.5~0.8，鍛造1~3火，每火次鍛比控制在1.3~2.0之間，鍛后空冷；

（5）α+β相區拔長