[发明专利]一种Ti6Al4V钛合金细晶棒材的制备方法

说明书

本发明公开了一种Ti6Al4V钛合金细晶棒材的制备方法，选取成分均匀的Ti6Al4V钛合金铸锭，在β转变温度以上加热保温，采用一火次镦拔锻造；然后依次在β转变温度以下加热保温，多火次直拔锻造；在β转变温度以下加热保温，一或两火次轧制为棒坯；最后对得到的棒坯进行热处理，矫直磨光，即得到Ti6Al4V钛合金细晶棒材。本发明通过锻造与轧制的配合，结合较低的变形温度和单火次大变形，来实现棒材的组织控制。采用本发明方法制备得到Ti6Al4V钛合金细晶棒材，比传统工艺(反复镦拔)流程短，成本低，可稳定得到的横向组织晶粒细小、均匀，满足ETTC2评级图A1‑A3级，各项性能均满足相关标准要求。

技术领域

本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种Ti6Al4V钛合金细晶棒材的制备方法。

背景技术

Ti6Al4V是一种典型的两相钛合金，具有低的密度、合适的强度和高的疲劳强度以及优良的耐腐蚀性等特点，在航空、航天、生物医用等领域被广泛使用。Ti6Al4V钛合金于1954年研制成功，现已发展成为世界各国通用的钛合金，占到钛合金总产量50％，占到全部钛合金加工件的90％，是目前用量最大的钛合金。Ti6Al4V钛合金棒丝材的传统加工工艺较为保守，一般通过反复镦拔锻造来实现铸态组织的破碎和细化，棒材的组织要求满足ETTC2标准图谱的A1-A9级，较为粗犷。

近年随着产品应用研究的深入，零件对棒材原料的要求越来越高，普遍认为Ti6Al4V钛合金具有细小均匀、弥散分布的α+β相时，棒材室温综合性能优良，具有高的疲劳强度和良好的损伤容限性。Ti6Al4V钛合金传统工艺普及率高，但采用常规的制备方法很难生产出横纵向组织细小均匀的棒材产品，尤其是批量生产时稳定性控制难度更大。

发明内容

本发明的目的是提供一种Ti6Al4V钛合金细晶棒材的制备方法，解决了现有方法难以稳定生产出组织细小、性能稳定的大规格Ti6Al4V钛合金细晶棒材的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种Ti6Al4V钛合金细晶棒材的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，铸锭开坯：

选取成分均匀的Ti6Al4V钛合金铸锭，在β转变温度以上加热保温，采用一火次镦拔锻造；

步骤2，中间坯加工：

将经步骤1开坯的坯料，在β转变温度以下加热保温，采用多火次直拔锻造；

步骤3，棒坯加工：

将经步骤2锻造的坯料在β转变温度以下加热保温，采用一或两火次轧制为棒坯；

步骤4，热处理精整：

对步骤3加工得到的棒坯进行热处理，然后矫直磨光，即得到Ti6Al4V钛合金细晶棒材。

本发明的特点还在于，

步骤1中加热温度为β转变温度以上170℃～200℃，最短保温时间为R_坯为坯料直径，单位量纲mm。

步骤1中锻比为1.8～2.4，累积变形量为63％～70％。

步骤2中加热温度为β转变温度以下50℃～70℃，最短保温时间为最长保温时间为R_坯为坯料直径，单位量纲mm。

步骤2中单火次变形量为40％～65％，累积变形量≥93％。

步骤3中加热温度为β转变温度以下80℃～100℃，最短保温时间为最长保温时间为R_坯为坯料直径，单位量纲mm。

步骤3中单火次变形量≥58％，累积变形量≥80％。

步骤4中热处理温度为700℃～750℃，保温时间为1h～2h，冷却方式为空冷。