[發明專利]一種提高β鈦合金組織均勻性的開坯鍛造方法

有效

• 申請號: 202110458703.9
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113145778B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 周偉;辛社偉;張思遠;賈蔚菊;毛成亮;李倩;李思蘭
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J1/06;C22F1/18
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發明公開了一種提高β鈦合金組織均勻性的開坯鍛造方法，該方法將β鈦合金鑄錠經高溫加熱保溫后進行徑向鍛造，然后回爐進行均勻化處理，再空冷至室溫；所述徑向鍛造過程中，將β鈦合金鑄錠沿長度方向與鍛砧的軸向方向平行放置，然后反復對向壓扁變形，且壓扁變形量為30％～40％。本發明通過徑向鍛造過程將β鈦合金鑄錠沿長度方向與鍛砧的軸向方向平行放置并反復對向壓扁變形，結合均勻化處理，使得鑄態柱狀晶組織破碎后經靜態再結晶長大，避免組織缺陷，提高了β鈦合金組織均勻性，滿足了飛機制造對鈦合金大型鍛件或零件的需要。

技術領域

本發明屬于有色金屬加工技術領域，具體涉及一種提高β鈦合金組織均勻性的開坯鍛造方法。

背景技術

鈦合金因其比強度高、耐腐蝕、耐高溫等優點廣泛用于航空、航天等領域。大多數鈦合金部件是通過海綿鈦和合金元素制備鈦合金熔煉成鑄錠，經鍛造改善組織性能加工而成的。

目前，傳統的鈦合金鑄錠熔煉方法為真空自耗電弧熔煉技術。盡管真空自耗電弧熔煉方法已經是成熟的熔煉技術，但由于熔煉過程中電弧熔化溫度低，液態熔池的維持時間較短，鑄錠宏觀組織分布從外到內分別為細晶、柱狀晶、等軸晶。柱狀晶晶粒沿鑄錠橫截面由內向外沿同一方向伸長，組織粗大且平直，并且存在明顯的取向性。這種原始鑄態中粗大、不均勻組織往往得不到充分、有效改善造成成品鍛件低倍組織容易產生晶粒粗大且不均勻、高倍組織中分布有大塊或條狀α相等缺陷。如果沒有合理的鑄錠開坯鍛造工藝，這些組織缺陷最后將遺傳到鍛件中，而且這種缺陷通過后續鍛造及熱處理也無法消除，最終將給鍛件的組織和性能帶來不利影響，為鍛件的使用埋下質量隱患。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種提高β鈦合金組織均勻性的開坯鍛造方法。該方法將β鈦合金鑄錠沿長度方向與鍛砧的軸向方向平行放置并反復對向壓扁變形進行徑向鍛造，結合均勻化處理，使得鑄態柱狀晶組織破碎后經靜態再結晶長大，避免了組織缺陷，提高了β鈦合金組織均勻性。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種提高β鈦合金組織均勻性的開坯鍛造方法，其特征在于，該方法將β鈦合金鑄錠經高溫加熱保溫后進行徑向鍛造，得到β鈦合金鍛坯，然后回爐進行均勻化處理，再空冷至室溫；所述徑向鍛造過程中，將β鈦合金鑄錠沿長度方向與鍛砧的軸向方向平行放置，然后反復對向壓扁變形，且壓扁變形量為30％～40％。

本發明將β鈦合金鑄錠經高溫加熱保溫后，沿長度方向與鍛砧的軸向方向平行放置，然后反復對向壓扁變形，且壓扁變形量為30％～40％，該反復對向壓扁變形的過程中，使得β鈦合金鑄錠徑向鍛造時主要變形的區域在鑄錠邊緣的細晶和柱狀晶區，經過變形使得原來平直的柱狀晶在外力作用下發生剪切變形失穩，進而發生界面分離現象導致球化，同時該鍛造方式的軸向伸長量小，橫向展寬量相對較大，不僅有效地破碎了鑄態柱狀晶組織，避免了晶粒粗大且不均勻、分布有大塊或條狀α相等缺陷，且不會給后續鍛造帶來由于變形產生高徑比不合適的問題。

同時，相對于常規鈦合金鑄錠的均勻化處理通過高溫長時間保溫，使元素之間充分擴散，提高微區成分均勻性，本發明將經徑向鍛造后的β鈦合金鑄錠回爐進行均勻化處理，使得鑄錠內部破碎的柱狀晶組織發生靜態再結晶成等軸晶粒，有效改善了鈦合金真空自耗電弧熔煉形成的平直柱狀晶區，實現了鑄態組織從心部到邊部組織的均勻一致特征，避免了后續變形過程中由于原始組織差異帶來的變形不均勻現象。

鈦合金鑄態組織的粗大導致鑄錠的加工性較差。對于合金本身加工性比較差α、α+β類型的鈦合金而言，本發明的方法采用變形量大的徑向鍛造方式容易導致該類鈦合金開坯鍛造嚴重開裂，不僅達不到鍛造后均勻化組織的效果，還會大大增加打磨量，降低成品率，而本發明的方法應用于加工性較好的β型鈦合金鑄錠開坯鍛造中，保證了徑向鍛造過程的順利進行，從而有效破碎鑄態柱狀晶組織并發生充分的動態再結晶，實現鑄態組織的均勻一致性。