[发明专利]TC25钛合金大规格棒材加工方法

说明书

本发明公开了一种TC25钛合金大规格棒材加工方法，经原料选择→铸锭制备→开坯锻造→β转变温度以上锻造→再结晶均匀化热处理锻造→β转变温度以下锻造→成品锻造而实现。通过本发明的自由锻造工艺，能够制备出化学成分均匀、组织均匀、性能稳定的TC25钛合金大规格棒材，提高了产品质量和规模生产的稳定性。

技术领域

本发明提供一种TC25钛合金大规格棒材加工方法，属于钛合金材料熔炼和自由锻造技术领域。

背景技术

随着先进材料制备技术的发展以及能源危机的冲击，航空航天工业对高强度、高弹性模量、低密度、耐高温的新型发动机材料的需求越来越迫切，因此新型高温钛合金便成为近年来世界各国的研究热点。TC25钛合金是由俄罗斯的BT25钛合金演变而成，名义成分为Ti-6.5Al-2Mo-1Zr-1Sn-1W-0.2Si，是一种α＋β两相钛合金，合金相变点1000~1040℃，该合金综合性能优良，且兼有良好的高温力学性能和热稳定性，在500℃以下工作时间达6000小时，在550℃工作时间达3000小时，远远高于Ti-6Al-4V的使用温度。该合金主要以棒材和饼材供货，适用作为航空发动机压气机盘和叶片材料。

本申请针对航空工业对TC25钛合金大规格棒材的应用需求，开展主要规格为Φ250~Φ400mm棒材加工技术研究，实现TC25钛合金大规格棒材的规模化生产，满足我国航空工业发展的需要。

发明内容

针对上述现有技术中尚未出现规模化生产TC25大规格棒材方法的问题，以及由于TC25钛合金中含有1%的钨（W），钨是高熔点高密度金属，容易在合金中形成高密度夹杂的问题，本发明的目的是提供一种直径为Φ250~Φ400mm的TC25钛合金大规格棒材加工方法，该棒材为α＋β两相组织，且化学成分和组织均匀性良好，力学性能较高且非常稳定，适用于工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案：TC25钛合金大规格棒材加工方法，其特征在于，经原料选择→铸锭制备→大规格棒材自由锻造而实现。

TC25钛合金大规格棒材的制备方法，具体是通过如下步骤实现：

步骤1：原料选择

选择粒度为0.83～12.7mm的海绵钛和AlMoWTi合金、Al-Mo合金、Al、HZr、Ti-Sn合金、Al-Si合金、TiO₂这些中间合金作为原料，其中AlMoWTi合金中W含量为17～20%，粒度为0.25～3mm；

步骤2：铸锭制备

根据GB/T3620.1标准要求的化学成分各元素含量进行原料配入，按照真空自耗熔炼方法采用三次真空自耗电弧炉熔炼，最后一次熔炼稳定阶段的压强不大于5Pa，得到成分均匀的TC25钛合金铸锭；

步骤3：开坯锻造

在β转变温度以上80℃～150℃的开坯锻造温度下，先将TC25钛合金铸锭进行1火次的镦拔锻造，锻造比控制在2.5-3.5之间，锻后空冷；

然后在开坯锻造温度以上50℃~70℃，对坯料进行1火次的镦拔锻造，锻造比控制在2.5-3.5之间，锻后空冷；

步骤4： β转变温度以上锻造

加热温度在β转变温度以上50℃～100℃，对经过步骤3处理的坯料进行1～2火次的镦拔锻造，每火次锻造比控制在2.5-3.5之间，锻后空冷；

步骤5：再结晶均匀化热处理锻造

加热温度在β转变温度以下30℃～50℃，对经过步骤4处理的坯料进行1火次的镦拔锻造，锻造比控制在1.4-1.8之间，锻后热料回炉进行热处理，热处理加热温度为β转变温度以上50℃～100℃，出炉对坯料进行一镦一拔锻造，锻造比控制在1.1-1.4之间，锻后空冷；

步骤6：β转变温度以下锻造