[發明專利]一種鈦合金薄壁構件的鍛造方法

有效

• 申請號: 202011279569.8
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112496215B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 黃小騰;任光豪;肖貴玉;羅方;王宗華
• 申請（專利權）人: 遵義航天新力精密鑄鍛有限公司
• 主分類號: B21J1/06
• 分類號: B21J1/06;B21J5/02;B21J5/00;C22F1/18;C22F1/02
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 幸云杰

本方案公開了鈦合金產品生產技術領域的一種鈦合金薄壁構件的鍛造方法，包括以下步驟：步驟一、按GJB2218A?2008選取顯微組織低于4類(不包括4類)的TA15鈦合金棒料作為坯料；步驟二、將坯料涂覆鈦合金涂料后按0.7～0.9mm/min加熱至940℃～960℃，保溫40±5min；再將保溫后的坯料鍛扁，鍛扁力量為540kg～560kg；然后再將鍛扁后的坯料放入預鍛模加熱，最后沖壓得到預鍛坯料，沖壓壓力為15000KN～18000KN；步驟三、將預鍛坯料按0.7～0.9mm/min加熱至910℃～930℃，保溫20±5min，然后將保溫后的預鍛坯料放入精鍛模中進行沖壓，沖壓后切邊得到鍛件，沖壓壓力為16000KN～18000KN；步驟四、將鍛件加熱至795℃，然后保溫最后空冷得到鈦合金薄壁構件。本方案中的制備方法可顯著改善鈦合金薄壁構件的力學性能和顯微組織結構。

技術領域

本發明屬于鈦合金產品生產技術領域，特別涉及一種鈦合金薄壁構件的鍛造方法。

背景技術

TA15鈦合金材料是一種α型鈦合金，其名義成分為Ti-6.5Al-2?Zr-1?Mo-1V,該合金具有中等的室溫和高溫強度,良好的焊接性能、熱穩定性和工藝塑性；因此被廣泛應用于航天領域。

TA15鈦合金材料主要應用于航天領域的薄壁構件中，其中尤以飛行器尾翼為最。TA15鈦合金材料鍛造薄壁構件時，一般包括以下步驟：下料→加熱→鍛造→熱處理→檢驗→包裝→入庫。

上述方式可以實現鈦合金薄壁構件的生產，但在鍛造過程中，由于TA15鈦合金材料在成型過程中其顯微組織中的條狀α相長度容易粗大，導致生產出的鈦合金薄壁構件的顯微組織只能達到5～7類；其雖然可滿足于部分對鈦合金薄壁構件力學性能要求較低的設備中，但當鈦合金薄壁構件應用于像飛行器尾翼這種對性能指標要求高、需要鈦合金薄壁構件的顯微組織在3類及其以下的情況時，現有鍛造方法生產出的鈦合金薄壁構件則難以滿足實際需求。

因此，通過優化現有鈦合金薄壁構件的鍛造工藝，降低鈦合金薄壁構件的顯微組織類別，提高其力學性能，對于擴展TA15鈦合金材料的應用范圍具有重要意義。

發明內容

本發明意在針對現有技術的不足，通過優化鈦合金薄壁構件的鍛造工藝，進而提高鈦合金薄壁構件的力學性能和顯微組織類別。

本方案中的一種鈦合金薄壁構件的鍛造方法，包括以下步驟：

步驟一、按GJB2218A-2008選取顯微組織低于4類(不包括4類)的TA15鈦合金棒料作為坯料；

步驟二、將坯料涂覆鈦合金涂料后按0.7～0.9mm/min加熱至940℃～960℃，保溫40±5min；再將保溫后的坯料鍛扁，鍛扁力量為540kg～560kg；然后再將鍛扁后的坯料放入預鍛模加熱，最后沖壓得到預鍛坯料，沖壓壓力為15000KN～18000KN；

步驟三、將預鍛坯料按0.7～0.9mm/min加熱至910℃～930℃，保溫20±5min，然后將保溫后的預鍛坯料放入精鍛模中進行沖壓，沖壓后切邊得到鍛件，沖壓壓力為16000KN～18000KN；

步驟四、將鍛件加熱至795℃，然后保溫最后空冷得到鈦合金薄壁構件。

本方案的有益效果：本方案通過對步驟二中的坯料涂覆鈦合金涂料，從而減少了加熱環節對坯料的不利影響；再通過對加熱、保溫以及沖壓參數的優化，使得制備的鈦合金薄壁構件具有更好的力學性能和更優的顯微組織結構。

進一步，步驟三中，預鍛坯料在加熱前先涂覆鈦合金涂料。通過對預鍛坯料涂覆鈦合金涂料，使得步驟二中的坯料和步驟三中的預鍛坯料相互影響，從而顯著改善鈦合金薄壁構件的力學性能和顯微組織結構。

進一步，步驟二中，坯料按0.8mm/min加熱至940℃。可同時兼顧質量和生產效率。