[发明专利]一种Ti6242钛合金及其小规格棒材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，本发明涉及一种Ti6242钛合金，本发明还涉及一种Ti6242钛合金小规格棒材的制备方法。

背景技术

Ti6242钛合金名义成分为Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si，该合金是一种高蠕变抗力的近α型高温钛合金，使用温度在470℃～550℃，主要使用在航空发动机的高压压气机盘和叶片上。

在国外，该合金已成功应用于F414、F119、TRENT800等先进的航空发动机上。可以说在470℃～550℃区间，该合金应用非常广泛，是一种非常成熟的航空发动机用高温钛合金。

在国内，随着先进飞机，尤其是商用大飞机的研制，对航空发动机的推重比要求不断提高，使得对叶片用Ti6242钛合金小规格棒材的冶金缺陷、组织均匀性、杂波水平、力学性能和批次稳定都提出了更高的要求，而要获得以上要求，前提条件就是要获得组织的高度均匀化和稳定化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ti6242钛合金。

本发明的另一个目的是提供一种Ti6242钛合金小规格棒材的制备方法，解决了现有方法制备的棒材组织均匀性差的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种Ti6242钛合金，按照质量百分比由以下组份组成：Al 5.50％～6.50％，Sn 1.80％～2.20％，Zr 3.60％～4.40％，Mo1.80％～2.20％，Si 0.06％～0.1％，Fe≤0.10％，O≤0.15％，C≤0.05％，N≤0.05％，其余为钛和不可避免的杂质元素。

本发明所采用的另一个技术方案是：一种Ti6242钛合金小规格棒材的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1：开坯锻造

将Ti6242钛合金铸锭在相变点以上150℃～200℃加热保温，锻造时锻比控制在1.2～1.6之间，得到铸态组织初步破碎的坯料；

步骤2：中间坯锻造

将步骤1开坯锻造后得到的铸态组织初步破碎的坯料进行7火锻造，在相变点以下40℃～相变点以上100℃加热保温，镦拔时的锻比控制在1.3～1.7之间，直拔时的变形量控制在25％～45％之间，终锻温度控制在850℃以上，得到晶粒充分破碎并均匀细化的坯料组织；

步骤3：成品锻造

将步骤2中间坯锻造后得到的晶粒充分破碎并均匀细化的坯料组织，再进行2～3火锻造，在相变点以下60℃～相变点以下40℃加热，变形量控制在40％以上，终锻温度控制在800℃以上，得到黑皮棒材；

步骤4：热处理

将步骤3得到的黑皮棒材经过退火及扒皮，得到Ti6242钛合金小规格棒材。

本发明的特点还在于，

步骤1中保温时间为240～480min。

步骤1中Ti6242钛合金铸锭为采用真空自耗电弧炉生产的3～5吨级Ti6242钛合金铸锭。

步骤1中Ti6242钛合金铸锭按照质量百分比由以下组份组成：Al5.50％～6.50％，Sn 1.80％～2.20％，Zr 3.60％～4.40％，Mo 1.80％～2.20％，Si 0.06％～0.1％，Fe≤0.10％，O≤0.15％，C≤0.05％，N≤0.05％，其余为钛和不可避免的杂质元素。

步骤2中保温时间为120～420min。

步骤3中保温时间为60～180min。

步骤4中退火工艺为970℃～990℃/1h，空冷+595℃/8h，空冷。

步骤4中成品棒材的直径为Φ20～Φ100mm。

本发明的有益效果是：本发明一种Ti6242钛合金小规格棒材的制备方法，通过多火次反复锻拔解决了棒材边缘和心部的组织均匀性差的问题，克服了影响探伤水平的技术瓶颈，得到Φ20～Φ100mm小规格的航空发动机叶片用Ti6242钛合金棒材，组织高均匀化，探伤良好。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的Φ100mm规格Ti6242钛合金棒材1/2R处的显微组织图片；

图2是本发明实施例2制备的Φ60mm规格Ti6242钛合金棒材1/2R处的显微组织图片；

图3是本发明实施例3制备的Φ20mm规格Ti6242钛合金棒材1/2R处的显微组织图片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。