[发明专利]一种TA5钛合金小规格棒材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钛合金材料制备技术领域，具体涉及一种TA5钛合金小规格棒材的制备方法。

背景技术

TA5钛合金名义成分为Ti-4Al-0.005B，是一种全α型钛合金。TA5钛合金具有良好的焊接及耐蚀性能，可用做海水腐蚀环境下的结构材料，目前已成功的用于造船业。但是TA5钛合金的塑性较差，在锻造及轧制过程中极易开裂，导致成材率低甚至整批报废。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种TA5钛合金小规格棒材的轧制方法。本发明的一种TA5钛合金小规格棒材的制备方法，采用开坯锻造、自由锻造与精锻相结合的方法制备TA5钛合金轧制棒坯，经彻底修磨处理后轧制得到TA5钛合金小规格棒材；采用该方法制备的TA5小规格棒材表面质量良好，力学性良好，成材率高；其成材率可达到50%以上，在室温（23℃±2℃）条件下的拉伸强度R_m≥710MPa，屈服强度R_p0.2≥610MPa，延伸率A₅≥18%，断面收缩率Z≥45%。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种TA5钛合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、采用油压机将直径为560mm～690mm的TA5钛合金铸锭进行两火次的开坯锻造，第一火次开坯锻造的始锻温度为β相变点以上150℃～200℃，第二火次开坯锻造的始锻温度为β相变点以上50℃～100℃，空冷后进行表面修磨处理，得到第一锻坯；所述第一锻坯的截面为边长为240mm～270mm的方形；

步骤二、采用油压机将步骤一中所述第一锻坯进行2～3火次的第一拔长锻造，每火次第一拔长锻造的始锻温度均为β相变点以上10℃～30℃，空冷后进行表面修磨处理，得到第二锻坯；所述第二锻坯的截面为直径为140mm～160mm的圆形；

步骤三、采用精锻机将步骤二中所述第二锻坯进行两火次的第二拔长锻造，每火次第二拔长锻造的始锻温度均为β转相变点以下10℃～20℃，空冷后进行表面修磨处理，得到第三锻坯；所述第三锻坯的截面为直径为40mm～60mm的圆形；

步骤四、将步骤三中所述第三锻坯进行彻底修磨处理，直至表面无肉眼可见的裂纹和折叠缺陷；

步骤五、采用棒材轧机将步骤四中经彻底修磨处理后的第三锻坯在始轧温度为β相变点以下30℃～40℃的条件下进行轧制，最终得到直径为17mm～33mm的TA5钛合金小规格棒材。

上述的一种TA5钛合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述开坯锻造的累计变形量为70%～85%，每火次开坯锻造的终锻温度均不低于850℃。

上述的一种TA5钛合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述第一拔长锻造的累计变形量为65%～79%，每火次第一拔长锻造的终锻温度均不低于800℃。

上述的一种TA5钛合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤三中每火次第二拔长锻造的变形量均不小于50%，每火次第二拔长锻造的终锻温度均不低于800℃。

上述的一种TA5钛合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤四中彻底修磨处理过程中修磨宽度与修磨深度的比值不小于6。

上述的一种TA5钛合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤五中所述轧制的累计变形量为65%～92%，所述轧制的终轧温度不低于800℃。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的一种TA5钛合金小规格棒材的制备方法，采用开坯锻造、自由锻造（即第一拔长锻造）与精锻（即第二拔长锻造）相结合的方法制备TA5钛合金轧制棒坯，然后采用棒材轧机进行轧制，得到TA5钛合金小规格棒材；本发明在开坯锻造及自由锻造阶段均采用较高的锻造温度，以减少TA5钛合金表面裂纹的产生；并且在开坯锻造及自由锻阶段均采用油压机进行锻造，以保证TA5钛合金的铸态组织得以较好的破碎；本发明在精锻过程中采用精锻机进行锻造，控制锻造过程中锻坯的受力状态，可减少锻坯表面裂纹的产生；本发明在轧制前对锻坯表面进行彻底修磨，避免将之前各火次锻造所产生的表面缺陷带入成品轧制阶段；本发明的最终轧制过程在β相变点以下30～40℃的条件下进行，以保证TA5小规格棒材的最终组织为两相区组织。