[发明专利]一种Ti60钛合金等温锻造及热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛合金热加工技术领域，具体涉及一种Ti60钛合金等温锻造及热处理方法。

背景技术

Ti60钛合金是一种Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb-Ta-Si系多元复合强化的近α型高温钛合金，它是我国自行设计研制的具有自主知识产权的600℃高温钛合金，该合金应用高合金化、微合金化和复合强化方式，在Ti-Al-Sn-Zr的基础上以同时加入一定量的Ta、Nb和Mo三种同晶型高熔点的稳定元素，通过这三种元素与α稳定元素Al、Sn和Zr等合金元素之间切当搭配和共同合作，使合金成为集细晶强化、固溶强化和第二相(α₂和硅化物)弥散强化于一身的多元复合强化的一种热强钛合金，它具有优良的综合性能，使它在工作温度下具有高的热强性、抗氧化性和满意的热稳定性的良好匹配。

近些年航空发动机的压气机的工作温度已达或超过600℃，目前投入使用的高温钛合金有英国的IN1834合金，美国的Ti-1100合金和俄罗斯的BT18Y合金，为满足我国航空发动机提高推重比的需求，研制满足600℃条件下使用的高温钛合金锻件已迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供满足600℃高温下使用的钛合金盘类锻件。

本发明的技术方案是：首先在Ti60钛合金β转变温度以下30℃～50℃下将铸锭制备成饼坯或环坯；将所述饼坯或环坯在油压机上进行等温锻造，所述等温锻造技术要求如下：模具温度930℃～1000℃、坯料加热温度为β转变温度以下30℃～60℃、变形速率0.1～0.5mm/s、变形量30％～70％；然后将所述锻件进行固溶时效处理，所述锻件在β转变温度以下10℃～30℃保温1h～4h后油冷，然后将所述锻件在680℃～720℃保温6h～10h后空冷，最终制备出所述锻件。

本发明的有益效果是：本发明首先在Ti60钛合金β转变温度以下30℃～50℃下将铸锭制备成饼坯或环坯；将所述饼坯或环坯在油压机上进行等温锻造，所述等温锻造技术要求如下：模具温度930℃～1000℃、坯料加热温度为β转变温度以下30℃～60℃、变形速率0.1～0.5mm/s、变形量30％～70％；然后将所述锻件进行固溶时效处理，所述锻件在β转变温度以下10℃～30℃保温1h～4h后油冷，然后将所述锻件在680℃～720℃保温6h～10h后空冷，最终制备出所述锻件，通过所述工艺制备Ti60钛合金锻件600℃高温拉伸不小于600MPa，延伸不小于8％，600℃热稳定性能强度大于950MPa，延伸不小于3％，所述锻件可以满足600℃高温条件下的使用要求。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。

某Ti60钛合金发动机压气机盘锻件，锻件重量90.8Kg，锻件轮廓尺寸：φ640×136mm，Ti60钛合金β转变温度：1044℃，选用φ300×450mm的Ti60钛合金棒材。

首先将上述Ti60钛合金棒材加热至1004℃后经改锻、镦饼和冲孔制成环坯，每火次变形量28％；然后将环坯加热至1009℃后在等温环境下模锻成锻坯，模锻过程中技术要求如下：模具温度950℃、模锻变形量45％、模锻变形速率：0.15mm/s；最后将所述锻件进行1019℃的固溶和700℃的时效后得到Ti60钛合金锻件；经理化检测所述锻件600℃高温拉伸强度715MPa，延伸率17.5％，600℃热稳定性强度1063MPa，延伸率4.5％。综上所述，经本发明制备的Ti60钛合金锻件性能满足航空发动机600℃工作环境下的使用条件。