葉片用高均勻TC11合金棒材的制備方法，取經(jīng)過開坯鍛造和兩相區(qū)鍛造的TC11鈦合金精鍛坯，在相變點(diǎn)以下加熱，采用精鍛機(jī)一火多道次精鍛為中間精鍛坯；將中間精鍛坯在相變點(diǎn)以下加熱空燒后，實(shí)現(xiàn)中間精鍛坯的組織均勻性的改善；再將組織均勻的中間精鍛坯在相變點(diǎn)以下加熱，采用精鍛機(jī)一火多道次精鍛為成品棒材或?qū)⒕懪髁锨蓄^、下料制備成軋制坯料；再將精鍛成品棒材在相變點(diǎn)以下加熱空燒后，實(shí)現(xiàn)高均勻葉片用TC11精鍛棒材的制備或?qū)④堉婆髁显谙嘧凕c(diǎn)以下加熱，采用橫列式熱軋機(jī)一火多道次軋制得到高均勻葉片用TC11軋制棒材。最終獲得的葉片用TC11合金精鍛和軋制棒材橫向高倍邊、心部組織均勻一致，性能穩(wěn)定符合相應(yīng)材料標(biāo)準(zhǔn)要求，且批次一致性良好，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)對葉片用TC11合金棒材的高品質(zhì)要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦合金加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種葉片用高均勻TC11合金棒材的制備方法。

背景技術(shù)

TC11合金名義成分：Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si，是一種綜合性能良好的α+β型熱強(qiáng)鈦合金，在500℃下具有良好的熱加工工藝性。主要用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)盤、葉片、鼓筒等零件。葉片用TC11合金棒材常用的加工方法是通過精鍛和軋制方式在α+β區(qū)熱變形和α+β區(qū)熱處理來獲得滿足葉片用500℃高溫長期工作需求。

精鍛的變形是由外表面向內(nèi)的逐層變形，棒材外表面變形劇烈，心部變形相對較弱，最終各道次疊加后會(huì)導(dǎo)致精鍛棒材橫向組織的不均勻。表現(xiàn)為棒材橫向邊部初生α相含量少，均為球化較好的等軸組織，心部初生α相含量多，均為短棒狀組織。

相比于鍛造速度較慢的精鍛變形，軋制變形是通過各道次截面形狀的改變來實(shí)現(xiàn)棒料的延展，屬于劇烈快速變形。軋制變形表現(xiàn)為棒材心部變形劇烈，變形熱大，表面變形相對較弱，變形熱較小，劇烈快速的變形使各道次產(chǎn)生的加工熱無法均勻傳導(dǎo)，導(dǎo)致最終TC11合金棒材出現(xiàn)橫向組織的不均勻。表現(xiàn)為棒材橫向邊部初生α相含量多，心部初生α相含量少，但邊、心部初生α相形態(tài)一致，均為球化組織和短棒組織的混合組織。

通過以上兩種常用加工方式獲得的TC11合金棒材存在的組織不均勻現(xiàn)象嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的使用和服役壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決目前常規(guī)精鍛和軋制導(dǎo)致的TC11合金組織不均勻問題的葉片用高均勻TC11合金棒材的制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

步驟1，棒材一火精鍛：

取經(jīng)過開坯鍛造和兩相區(qū)鍛造的TC11鈦合金精鍛坯，在相變點(diǎn)以下加熱，采用精鍛機(jī)一火多道次精鍛為中間精鍛坯；

步驟2，中間坯均勻化處理：

將步驟1得到的中間精鍛坯在相變點(diǎn)以下加熱空燒改善中間精鍛坯的組織均勻性；

步驟3，棒材的成品精鍛或軋制坯料制備：

對經(jīng)步驟2制備的均勻中間坯在相變點(diǎn)以下加熱，采用精鍛機(jī)一火多道次精鍛為成品棒材；

或?qū)⒉襟E2制備的均勻中間坯，進(jìn)行車床切頭、下料后作為軋制坯料；

步驟4，成品精鍛棒材均勻化或熱軋制處理：

對步驟3精鍛的成品棒材在相變點(diǎn)以下加熱空燒后，改善成品棒材的組織均勻性得到葉片用高均勻TC11合金棒材；

或?qū)⒉襟E3制備的軋制坯料，置于箱式熱處理電阻爐中，在相變點(diǎn)以下加熱，采用400橫列式熱軋機(jī)一火多道次軋制得到葉片用高均勻TC11合金棒材。

所述步驟1的TC11鈦合金精鍛坯：取經(jīng)過相變點(diǎn)以上150℃～200℃高溫開坯鍛造和相變點(diǎn)以下40℃～80℃兩相區(qū)充分鍛造變形得到的典型雙態(tài)組織，其中初生α為球狀，含量大于60％的TC11鈦合金精鍛坯。