[发明专利]一种TC17钛合金盘形锻件的等温锻造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金盘形锻件的锻造方法，特别涉及一种TC17钛合金盘形锻件的等温锻造方法。

背景技术

钛合金具有强度高、质量轻和良好的抗腐蚀等特性，在航空、航天领域有着重要的应用，尤其是航空发动机的压气机盘、涡轮盘等盘件由于工作环境恶劣，受力复杂，往往采用综合性能优异的α＋β型两相钛合金锻造成形。采用α＋β型两相钛合金锻造的盘件具有高强度、断裂韧度好、淬透性高和锻造温度范围宽等一系列优点，能够满足损失容限设计的需要和高结构、高可靠性及低制造成本的要求。显微组织的变化对机械性能影响较为显著，而上述的优异综合性能须靠理想的锻件微观组织来保证。

《上海钢研》2006年02期刊登一篇名为钛合金整体叶盘等温锻造技术文章，该文章对TC17合金整体叶盘的锻件图、锻造毛坯的形状和模具结构及等温锻造工艺进行了研究，并通过等温锻造工艺生产出钛合金整体叶盘等温锻件。该文章所述TC17盘件等温锻造与本专利所述为同一类材料盘件等温锻造，但是该文章没有对所述锻件的成形工艺方法进行描述。不用的成形工艺方法有着不同的效果及经济效益。

在α＋β型钛合金锻造的研究上，因热变形工艺不同可以获得四种类型的显微组织，随着对发动机性能越来越高的要求，各项性能设计指标不断提高，许多研究工作投入到获得网篮组织，CN1403622A公开了一种钛合金准β锻造工艺，采用该工艺对α＋β型钛合金进行准β锻时，是把钛合金坯料加热到β相变点温度附近的区域，即相变点温度以下10℃至相变点温度以上10℃的范围进行锻造，在这一区域加热时，由于坯料在出炉后的降温，锻件的变形实际上是在α＋β区进行的，该网篮组织的初生α相在15以内。但是该方法是通过热模锻进行锻造，不能有效的控制锻造变形温度，因此对锻件组织的控制没有稳定性。

专利CN101804441A《TC17两相钛合金盘形锻件的近等温锻造方法》，该方法采用“低-高-低”工艺制坯，即把TC17钛合金棒锭加热到相变点以下30℃～75℃，镦粗；再加热到相变点以上20℃～60℃，拔长；再加热到相变点以下30℃～75℃，镦粗冲孔后得到α等轴化分布的环形坯料，再把环形坯料加热到相变点以上20℃～60℃，把锻模加热到相变点以下10℃～20℃后制备全网篮状组织的锻件。该方法虽然也是TC17钛合金盘形锻件的锻造方法，但是制备出的是全网篮状组织的锻件，若要得到双态组织的锻件，该方法则不可实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种使盘形锻件内部显微组织为含量约20%等轴α相且均匀分布的双态组织的TC17钛合金盘形锻件的等温锻造方法。本发明的技术解决方案是，

把TC17钛合金棒材按规格下料成棒锭，加热该棒锭到合金相变点以下40℃～50℃，按该棒锭有效厚度0.6～1min/mm保温；加热上、下平模到相变点以下40℃～50℃后把所述棒锭装入平模，压机锻压棒锭使其以0.001s^-1～0.01s^-1的应变速率在平模内变形量达到30%～50%成形为一次饼坯，从平模内取出一次饼坯，趁热回炉加热保温；

回炉保温时间按到温后计算，保温时间按第一次保温时间减半；保温结束后，再次把一次饼坯装入平模进行第二火次镦粗，压机锻压一次饼坯使其以0.001s^-1～0.01s^-1的应变速率在平模内变形量达到30%～50%成形为二次饼坯，从平模内取出二次饼坯空冷；

加热上述的二次饼坯到相变点以下20℃～30℃，按该二次饼坯有效厚度0.6～1min/mm保温；加热上、下型腔模到相变点以下20℃～30℃后把二次饼坯装入型腔模，压机锻压二次饼坯使其以0.001s^-1～0.01s^-1的应变速率在型腔模内变形量达到30%～50%后成形锻件，从型腔模内取出锻件空冷；

锻后对锻件进行热处理，锻后锻件进行热处理，其热处理制度为为780℃～820℃×4小时，水冷；590℃～650℃×8小时，空冷。

所述的锻件热处理制度为800℃±10℃×4小时,水冷；620℃±10℃×8小时，空冷。

为方便取模，所述棒锭及饼坯在加热装模前先预热到200℃～300℃后在其表面喷涂玻璃润滑剂；所述平模及型腔模在所述棒锭装模前在模具表面喷涂玻璃润滑剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：