[发明专利]一种Ti6242钛合金大规格棒材的制备方法

说明书

本发明涉及一种Ti6242钛合金大规格棒材的制备方法，采用开坯锻造→相变点以下锻造→相变点以上锻造→相变点以下锻造的制备工艺路线，与现有技术相比，本方法制得的发动机用Ti6242合金Φ300～400mm棒材，室温拉伸性能、高温拉伸性能以及抗蠕变性能均良好，且组织均匀，边部与芯部无明显差异，力学性能和高低倍组织都符合标准要求，成功解决了现有生产中发动机用大规格棒材力学性能和高低倍组织不合格的技术瓶颈。

技术领域

本发明涉及有色金属加工领域，具体涉及一种可用于航空发动机的Ti6242钛合金大规格棒材的制备方法。

背景技术

Ti6242合金是美国在1974年研制成功的高蠕变抗力的高温近α型钛合金，使用温度为470～550℃，主要用于航空发动机的高压压气机盘和叶片上。现有技术中授权公告号为CN104532057B的发明专利公开了一种Ti6242钛合金及其小规格棒材的制备方法，具体为：开坯锻造得到铸态组织初步破碎的坯料，再进行7火锻造得到晶粒充分破碎并均匀细化的坯料组织，然后再进行2～3火锻造得到黑皮棒材，最后热处理得到成品棒材。该发明的制备方法虽然制得的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。但是，随着当下国内先进战机和大运的立项以及商用大飞机的研制，对航空发动机的推重比要求不断提高，这就使得对棒材的规格要求也越来越大，并且为了满足发动机的各项性能指标，对大规格棒材的考核要求却没有降低，而是套用小规格棒材的检验标准。因此当所需棒材的规格越来越大时，这就对大规格棒材的制备水平提出了很高的要求，例如需要力学性能和高低倍组织都能满足标准要求的Ti6242合金Φ300～400mm大规格棒材。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种用于制备力学性能和高低倍组织都能满足标准要求的Ti6242合金、且合金Φ300～400mm的大规格棒材的制备工艺。

本发明的Ti6242钛合金大规格棒材的制备方法，所述Ti6242钛合金大规格棒材的原料采用真空自耗电弧炉生产的3～5吨级Ti6242钛合金铸锭，铸锭的化学成分(质量分数％)为：Al:5.50～6.50，Sn:1.80～2.20，Zr:3.60～4.40，Mo:1.80～2.20，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，符合AMS4975M的要求，所述方法包括如下步骤：

1)开坯锻造：将上述Ti6242钛合金铸锭开坯，加热温度为1030℃～1170℃，对铸锭坯料进行3～4火次的镦拔锻造，每火次锻造比控制在1.4～1.8之间，锻造结束后对坯料进行倒棱，锻后冷却；

2)相变点以下锻造：加热温度为950℃～990℃时，对经过步骤1)的坯料再进行1火次的镦拔锻造，锻比控制在1.3～1.7之间，锻造结束后对坯料进行倒棱，锻后冷却；

3)相变点以上锻造：加热温度为1030℃～1120℃，对坯料进行1～2火次的镦拔锻造，每火次锻造比控制在1.3～1.7之间，锻造结束后对坯料进行倒棱，锻后冷却；

4)相变点以下锻造：加热温度为950℃～1000℃，对坯料进行5～7火次的锻造，镦拔锻造时，每火次锻比控制在1.3～1.7之间；拔长锻造时，变形量控制在25～45％之间，锻造结束后对坯料进行倒棱，锻后冷却；

5)将步骤4)中所得坯料经过固溶时效处理后得到最终的Ti6242钛合金大规格棒材。

进一步，本发明的制备方法，所述步骤1)～4)中的锻后冷却均采用空冷。

进一步，本发明的制备方法，所述步骤5)中固溶时效采用T_β-20℃,1h，风冷+593℃,8h，空冷。

进一步，本发明的制备方法，所述Ti6242钛合金大规格棒材为Φ300～400mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：