[發(fā)明專利]一種改善耐熱鈦合金開坯鍛造開裂的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110584833.7
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113290180B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周偉;辛社偉;張思遠(yuǎn);賈蔚菊;李倩;毛成亮;李思蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B21J5/06
• 分類號: B21J5/06;B21J5/08;B21K29/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發(fā)明公開了一種改善耐熱鈦合金開坯鍛造開裂的方法，該方法首先將耐熱鈦合金鑄錠表面包裹保溫棉后進(jìn)行高溫保溫，然后依次進(jìn)行多次的軸向鐓粗和徑向?qū)菈罕忮懺欤俳?jīng)徑向拔長變形后空冷至室溫。本發(fā)明采用在耐熱鈦合金鑄錠表面包裹保溫棉，有效防止了溫降，延長可鍛造時間，結(jié)合采用多次的軸向鐓粗和徑向?qū)菈罕忮懺欤鸩酵ㄟ^小變形量破碎并細(xì)化表層組織，提高了表層加工塑性，避免耐熱鈦合金開坯過程中的表面開裂，同時提高了開坯鍛造的效率和成材率，且工藝簡單，可操作性強，易于推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鍛造成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改善耐熱鈦合金開坯鍛造開裂的方法。

背景技術(shù)

耐熱鈦合金作為一種重要的新型金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度小、比強度高、抗腐蝕性好、耐高溫的優(yōu)點，己成為制備航空發(fā)動機機厘、葉盤和葉片關(guān)鍵零件的首選材料。相比于Ti-Al金屬間化合物合金，Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系的近α合金是目前較為成熟的傳統(tǒng)耐熱鈦合金，以Ti-1100、IMI834、Ti60、Ti600、Ti650等合金為代表。該類合金Al當(dāng)量高達(dá)8％～10％，有效提高了合金強度和抗蠕變性能，因此具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和較高的使用溫度。

但隨著大量α穩(wěn)定元素的加入，導(dǎo)致耐熱鈦合金熱加工性能差，在相同的變形條件下(變形溫度、變形速率、變形方式)，其工藝塑性明顯低于(α+β)、β型鈦合金。合金在熱變形時容易出現(xiàn)表面和內(nèi)部開裂，尤其是開坯鍛造過程。

開坯鍛造是自由鍛造中重要的工序，一般分為鐓粗和拔長兩個工藝過程，由于鑄態(tài)組織粗大，同時鍛造時工具與鑄錠的溫度差較大，溫度下降快，導(dǎo)致加工性能差的鈦合金鑄錠材料易開裂，需要耗費大量的時間打磨表面裂紋，成材率較低。耐熱鈦合金鑄錠的開坯過程中，既要通過足夠的變形量得到細(xì)晶組織，又要保證合金在開坯過程中不開裂，在工程上實現(xiàn)難度很大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改善耐熱鈦合金開坯鍛造開裂的方法。該方法采用在耐熱鈦合金鑄錠表面包裹保溫棉，有效防止了溫降，延長可鍛造時間，結(jié)合采用多次的軸向鐓粗和徑向?qū)菈罕忮懺欤鸩酵ㄟ^小變形量破碎并細(xì)化表層組織，提高了表層加工塑性，避免耐熱鈦合金開坯過程中的表面開裂。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種改善耐熱鈦合金開坯鍛造開裂的方法，其特征在于，該方法首先將耐熱鈦合金鑄錠表面包裹保溫棉后進(jìn)行高溫保溫，然后依次進(jìn)行多次的軸向鐓粗和徑向?qū)菈罕忮懺欤俳?jīng)徑向拔長變形后空冷至室溫。

本發(fā)明通過將耐熱鈦合金鑄錠表面包裹保溫材料保溫棉(軟包套)，有效防止了開坯鍛造過程中的溫降，并延長了后續(xù)開坯鍛造工藝的可鍛造時間，結(jié)合采用多次的軸向鐓粗和徑向?qū)菈罕忮懺欤鸩酵ㄟ^小變形量破碎并細(xì)化表層組織，提高表層加工塑性，避免耐熱鈦合金開坯過程中由于變形量大導(dǎo)致的表面開裂，最后采用徑向拔長變形改善了開坯鍛造后鈦合金鑄錠材料心部組織結(jié)構(gòu)。

上述的一種改善耐熱鈦合金開坯鍛造開裂的方法，其特征在于，將耐熱鈦合金鑄錠表面包裹保溫棉后采用鐵絲捆扎結(jié)實。采用該方法防止后續(xù)鍛造過程中保溫棉掉落，進(jìn)一步保證了保溫效果。

上述的一種改善耐熱鈦合金開坯鍛造開裂的方法，其特征在于，所述高溫保溫的溫度T＝1150℃～1180℃，保溫時間t＝(1～1.2)D，保溫時間t的單位為min，D為耐熱鈦合金鑄錠的直徑。該優(yōu)選的高溫保溫的溫度和保溫時間有效防止了由于保溫棉導(dǎo)熱效果差造成鑄錠實際溫度低于需要溫度造成鍛造開裂的可能。

上述的一種改善耐熱鈦合金開坯鍛造開裂的方法，其特征在于，所述軸向鐓粗和徑向?qū)菈罕忮懺斓拇螖?shù)為3～6次，所述軸向鐓粗的道次變形量為10％～15％，徑向?qū)菈罕忮懺斓牡来巫冃瘟繛?0％～30％，且徑向?qū)菈罕忮懺爝^程中經(jīng)軸向鐓粗后的耐熱鈦合金鑄錠與鍛氈軸向平行。通過限定軸向鐓粗和徑向?qū)菈罕忮懺斓拇螖?shù)，并限定兩者的道次變形量，以控制逐步通過小變形量積累鈦合金鑄錠表面變形量，破碎并細(xì)化表層組織，提高了表層加工塑性，避免耐熱鈦合金開坯過程中由于變形量大導(dǎo)致的表面開裂。