[发明专利]一种等原子比钛镍合金大型铸锭锻造方法

说明书

本发明公开了一种等原子比钛镍合金大型铸锭锻造方法，将钛镍合金大型铸锭做均匀化处理，工艺参数为930‑980℃，保温时间10‑12h，空冷；将空冷后的钛镍合金大型铸锭进行一火次锻造，加热温度为900‑920℃，保温4‑5h，将截面直径为460mm的圆形坯料锻造成截面边长为320mm的方形坯料，应变速率为(0.05‑0.10)s^‑1，分断得出一火次后的锻坯；将锻坯进行二火次锻造，加热温度为880‑900℃，保温3‑3.5h，将截面边长为320mm的方形坯料锻造成截面边长为200mm的方形坯料，应变速率为(0.10‑0.25)s^‑1，分断后得出二火次后的锻坯；将锻坯进行三火次，加热温度850‑880℃，保温2‑2.5h，将截面边长为200mm的方形坯料锻造成截面边长为110mm的方形坯料，应变速率为(0.05‑0.20)s^‑1，分断后得出钛镍合金方坯；本发明采用低应变速率，多火次，变形量递增的方法实现了钛镍合金大型铸锭的锻造，消除了锻造中的开裂现象，实现了材料良好的组织与性能。

【技术领域】

本发明属于钛镍合金加工技术领域，尤其涉及一种等原子比钛镍合金大型铸锭锻造方法。

【背景技术】

钛镍基形状记忆合金是20世纪六十年代兴起的一种具有形状记忆、超弹性和高阻尼三大特性的新型金属功能材料，同时还具有优良的生物相容性，应用已遍及电子、机械、宇航、能源、家电、医疗卫生及生活日用品等各个领域。

观察TiNi合金的二元相图，Ni％由低到高，存在Ti₂Ni、TiNi、TiNi₃三种特性不同的金属间化合物。重点分析接近等原子比的TiNi相，高温阶段为β母相，其结构属于体心立方(bcc)。当温度降至1090℃，β相发生了有序化转变：bcc-B2， B2的晶体结构为CsCl结构。TiNi匀相区呈倒三角型，温度越低，相区越窄。温度进一步降低，B2相区越来越窄，低于650℃左右时，只存在于50.0-50.5at.％之间。

等原子比TiNi合金属于金属件化合物，具有较好的热加工性。但在实际生产过程中，锻造经常出现开裂的现象，而且裂纹的扩展或延伸非常显著。分析原因主要包括三方面。第一，随Ni含量逐渐增加，以及凝固的不均匀性，会出现 TiNi合金系中固有的一些第二相颗粒，具有一定的脆性。第二，C、O等杂质元素与Ti、Ni主元素之间形成的碳化物、氧化物，降低了合金塑性，难以实现较大的变形。第三，TiNi合金的热加工对温度、变形速率等参数要求较高，这些参数匹配不当就会出现变形失稳。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种等原子比钛镍合金大型铸锭锻造方法，以解决现有技术中钛镍铸锭锻造中易开裂的问题。

本发明采用以下技术方案，一种等原子比钛镍合金大型铸锭锻造方法，具体包括以下步骤：

步骤1、将钛镍合金大型铸锭做均匀化处理，工艺参数为930-980℃，保温时间10-12h，空冷；

步骤2、将空冷后的钛镍合金大型铸锭进行一火次锻造，加热温度为 900-920℃，保温4-5h，变形Φ460→□320，应变速率为(0.05-0.10)s^-1，分断得出一火次后的锻坯；

步骤3、将步骤2中锻坯进行二火次锻造，加热温度为880-900℃，保温3-3.5h，变形□320→□200，应变速率为(0.10-0.25)s^-1，分断后得出二火次后的锻坯；

步骤4、将步骤3中得到的锻坯进行三火次锻造，加热温度850-880℃，保温2-2.5h，变形□200→□110，应变速率为(0.05-0.20)s^-1，分断后得出钛镍合金方坯。

进一步地，该锻造方法选用2000T锻压机。