[發明專利]一種TC10鈦合金盤圓絲材的制備方法

有效

• 申請號: 202110531282.8
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113351677B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 楊輝;侯峰起;鄭念慶;雷強;孫小平;王凱旋;劉向宏
• 申請（專利權）人: 西部超導材料科技股份有限公司
• 主分類號: B21C37/04
• 分類號: B21C37/04;B21C31/00;B21C1/00;C21D9/52;C22F1/02;C22F1/18
• 代理公司: 西安新動力知識產權代理事務所(普通合伙) 61245
• 代理人: 劉強

本發明提出一種TC10鈦合金盤圓絲材的制備方法，包括：S1、選取TC10合金熱加工態氧化表面盤圓絲坯料，采用加熱爐加熱，多道次固定模熱拉拔，然后進行中間退火，獲得絲坯；S2、將絲坯用輥模進行冷拉拔，使絲材表面的氧化層破碎，然后用酸液酸洗，酸洗后用帶不同粒度砂帶的拋光機組進行拋光，獲得拋光表面的絲材；S3、將絲材用輥模進行冷拉拔，獲得表面光亮的絲材，輥模拉拔時在線進行渦流探傷，獲得表面質量合格的絲材；S4、將絲材用真空爐進行熱處理；S5、對絲材采用在線涂覆機，涂覆二硫化鉬和正丙醇的混合溶液，最終獲得緊固件用的TC10合金盤圓絲材，本發明制備的TC10合金絲材，表面質量良好，涂層均勻，室溫拉伸性能滿足緊固件用材料要求。

技術領域

本發明屬于鈦合金加工技術領域，具體涉及一種TC10鈦合金盤圓絲材的制備方法。

背景技術

隨著航空用鈦合金材料的發展和越來越迫切的飛機結構減重設計需求，高比強度、抗腐蝕性好、良好加工性能的鈦合金緊固件逐漸替代了鋼緊固件。TC4合金作為一種緊固件最廣泛使用的鈦合金材料，其主要特點是綜合性能良好，并且棒絲材加工工藝、緊固件制備工藝成熟穩定。但隨著飛機用鉚釘、螺栓等更高強度緊固件應用需求的提出，TC4合金緊固件不能滿足一些結構件的連接需求，因此，TC10合金作為一種在TC4合金的基礎上發展的合金進入選材范圍。

TC10合金名義成分為Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Fe-0.5Cu，是一種高強度的多元強化α+β型鈦合金，該合金具有優異的耐熱性能(可在400℃以下長期使用)，較高的強度，較好的抗氧化性，通常應用于火箭發動機、飛機機身等部位。TC10合金緊固件一般在固溶時效狀態下使用，其抗拉強度和剪切強度均高于TC4合金，并且對扭轉產生的應力集中敏感性低。TC10合金在退火狀態下塑性較好，熱加工性能優良。相比較TC4合金，其增加的β相穩定元素改善了合金的熱處理特性，可通過固溶時效處理進行強化。

國內對緊固件用TC10合金絲材制備工藝，絲材組織、性能、表面質量及尺寸精度控制，絲材表面涂層工藝報道較少。緊固件用TC10合金絲材，除應滿足室溫拉伸性能和組織要求之外，還應該具備較小的尺寸偏差，良好的表面質量，均勻的表面涂層，固溶時效后較高的剪切強度等。

相比較純鈦、TC16、TB3、Ti45Nb等合金，TC10合金冷加工性能較差。冷加工性能較差的鈦合金，一般采用熱拉拔配合堿酸洗或者采用扒皮模扒皮去除表面氧化層的工藝，制備光亮表面的盤圓絲材。堿酸洗處理成品絲材會存在表面污染層局部殘留的風險；盤圓絲材扒皮會存在扒皮模口損傷導致絲材縱向表面溝槽，環向震動刀紋等表面缺陷，最終導致緊固件鐓制過程工藝性能不穩定或緊固件質量不滿足要求。因此，需根據TC10合金加工工藝特性，合理的設計絲材冷、熱加工工藝、表面處理工藝；根據TC10合金組織、性能對熱處理制度敏感的特點，設計熱處理工藝；根據鉚釘、螺栓的鐓制需求，設計絲材表面涂層涂覆工藝。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提出了一種TC10鈦合金盤圓絲材的制備方法，解決了目前緊固件用TC10合金絲材的組織、性能控制難度大，絲材表面一致性差的問題。

本發明提供的具體解決方案包括如下步驟：

S1、選取TC10合金熱加工態氧化表面盤圓絲坯料，氧含量應滿足0.10％～0.18％，采用加熱爐加熱，多道次固定模熱拉拔，然后進行中間退火，獲得絲坯；

S2、將步驟S1得到的絲坯用輥模進行冷拉拔，使絲材表面的氧化層破碎，然后用酸液酸洗，酸洗后用帶不同粒度砂帶的拋光機組進行拋光，獲得拋光表面的絲材；

S3、將步驟S2得到的絲材用輥模進行冷拉拔，控制步驟S2和步驟S3的累積冷拉拔變形量，獲得表面光亮的絲材，輥模拉拔時在線進行渦流探傷，獲得表面質量合格的絲材；

S4、將步驟S3得到的絲材用真空爐進行熱處理，獲得表面光亮，組織性能滿足要求的TC10合金盤圓絲材，對真空爐熱處理后的絲材試樣進行固溶時效處理；