[发明专利]一种生产α、近α或α+β钛合金棒材的方法

说明书

本发明公开了一种生产α、近α或α+β钛合金棒材的方法，该方法包括：步骤一、将钛合金铸锭在相变点以上160℃加热保温后进行一火次的墩拔锻造，经滚圆得钛合金中间坯料；步骤二、将钛合金中间坯料修磨处理；三、将钛合金中间坯料在相变点以下500℃预热保温，然后在相变点以下70℃先加热保温，再进行一火次的径锻，经矫直得钛合金棒坯；四、将钛合金棒坯退火后矫直得到α、近α和α+β钛合金棒材。本发明采用一火次的大变形墩拔和一火次径锻成型，先使钛合金铸锭组织中的晶粒得到快速细化和破碎，然后使钛合金中间坯料各部分均匀变形，从而减少了制坯的次数，提高了生产效率，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于钛合金技术领域，具体涉及一种生产α、近α或α+β钛合金棒材的方法。

背景技术

含有α稳定元素且在室温稳定状态下基体为α相的钛合金称为α钛合金，以α相为基体，仅含有少量β相的钛合金称为近α钛合金，室温稳定状态下由α相及β相组成的钛合金称为α+β钛合金。由于α钛合金、近α钛合金和α+β钛合金材料兼具耐腐蚀和优异的机械性能，在多个行业得到了广泛的应用。

α钛合金棒材、近α钛合金棒材和α+β钛合金棒材的制备方法通常是将真空熔炼得到的晶粒相对粗大并具有疏松组织结构的钛合金铸锭进行锻造加工，从而得到晶粒相对细小并具有致密组织结构和特定性能的钛合金棒材。α钛合金棒材、近α钛合金棒材和α+β钛合金棒材的力学性能与其微观组织结构和形态密切相关，微观组织细化且结构排列有序，钛合金棒材的力学性能越好，微观组织粗大结构紊乱，钛合金棒材的力学性能降低。在接近相变点或高于相变点温度的条件下进行加热，钛合金的晶粒变得粗大，甚至产生晶界，钛合金的力学性能恶化。因此，钛合金加工过程中对温度较为敏感。

目前行业中α钛合金棒材、近α钛合金棒材和α+β钛合金棒材的制备工艺一般沿用或参考苏联工艺，首先采用2000吨油压机将钛合金铸锭分别在相变点以上100℃～150℃、相变点以上20℃～50℃、相变点以下20℃～50℃镦拔制坯，然后采用500kg～5t的自由锻空气锤在相变点以下20℃～50℃锻造得到成品。该工艺在高于相变点的温度条件下进行1火次以上的开坯锻造，而且在低于相变点还要进行多火次锻造，以便使铸造态粗大的组织改善成为晶粒细化的组织，由于工序较多，存在着工艺复杂、耗时长和干扰因素多等缺点，所得到的钛合金棒材的一致性和稳定性差。

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，提供一种生产α、近α或α+β钛合金棒材的方法。该方法采用一火次大变形镦拔制坯和一火次径锻成型，使钛合金铸锭组织中的晶粒快速细化和破碎，变形较为均匀，大大减少了制坯的次数，简化了生产步骤，提高了生产效率，降低了生产成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种生产α、近α或α+β钛合金棒材的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将钛合金铸锭在相变点以上160℃的条件下进行加热保温，然后进行一火次的镦拔锻造，经滚圆后得到钛合金中间坯料；所述钛合金铸锭为α钛合金铸锭、近α钛合金铸锭或α+β钛合金铸锭，所述钛合金铸锭符合GB/T 26060-2010《钛及钛合金铸锭》的要求；所述镦拔锻造为九镦九拔的锻造，所述镦拔锻造的终锻温度不低于相变点以下200℃；所述钛合金中间坯料的直径为150mm～270mm；

步骤二、将步骤一中得到的钛合金中间坯料进行修磨处理，去除端头和表面的裂纹、折叠等缺陷；

步骤三、将步骤二中经修磨处理后的钛合金中间坯料在相变点以下500℃的条件下进行预热并保温，然后加热到相变点以下70℃的条件下先保温，再采用径锻机组进行一火次的径锻，并利用径锻余温进行矫直处理，得到钛合金棒坯；所述径锻过程中经修磨处理后的钛合金中间坯料被夹持旋转作径向移动，钛合金中间坯料径向移动的同时在同一横截面上被4个锤头锤打，归圆缩径变形直至锻造尺寸；其中，4个所述锤头中相邻两个锤头之间的夹角为90°，所述旋转的速度为30r/min；一火次的径锻的总变形量不小于45％；