[发明专利]一种高温钛合金板材及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及钛合金材料制备技术领域，具体涉及一种高温钛合金板材及其制备方法和应用。本发明提供的高温钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：(1)将钛合金板坯依次进行第一加热处理和第一轧制，得到第一半成品板坯；所述第一轧制为单向轧制；(2)将步骤(1)所述第一半成品板坯进行切割，得到第二半成品板坯；(3)将步骤(2)所述第二半成品板坯依次进行第二加热处理第二轧制，得到第三半成品板坯；所述第二轧制为单向轧制；(4)将步骤(3)所述第三半成品板坯进行热处理，得到高温钛合金板材。本发明改变了高温钛合金叶片用锻坯的产品型式，用板材替代传统的棒材，具有较高的室温力学性能、高温力学性能和持久性能。

技术领域

本发明涉及钛合金材料制备技术领域，具体涉及一种高温钛合金板材及其制备方法和应用。

背景技术

近年，随着航空航天工业的发展，高推重比是航空发动机发展的趋势，而高推重比航空发动机的发展与高温钛合金的大量应用密切相关。高温钛合金主要为近α型钛合金，该类合金具有良好的蠕变、持久性能和焊接性能，适合于在高温环境下使用，已被用于制造飞机发动机叶片、叶盘、鼓筒等多种零部件。而叶片是航空发动机的关键零件，引起其失效的原因主要有蠕变和高低周疲劳所引起的损伤，因此提高叶片用材料的蠕变性能或疲劳性能，对延长叶片的使用寿命均是有利的。

目前，高温钛合金叶片用的锻坯为热轧棒材，热轧钛合金棒材的性能除了受显微组织(组织形态、相尺寸、α相和β相的体积分数)的影响，同时也受织构的影响，且以密排六方α相为主的近α型高温钛合金，其在棒材轧制过程中形成的织构对棒材性能的影响更为显著。热轧棒材的变形方式主要为轴向变形，该变形方式产生的织构不利于提高叶片的蠕变性能。虽然叶片的加工方式是将热轧棒材沿径向进行模锻，该径向变形形成的织构有利于提高叶片的蠕变性能，但其仅是对棒材的径向进行很小的变形，因此对改善叶片的蠕变性能作用不大，现阶段高温钛合金的高温蠕变性能和热稳定性的矛盾难以协调，建立在Al-Sn-Zr-Mo-Si合金体系已达极限，从合金化的角度来大幅提升合金的高温性能潜力很小，难以满足我国航空、航天工业快速发展对高温钛合金提出的苛刻要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温钛合金板材的制备方法，本发明采用钛合金板材替代了传统叶片用锻坯热轧棒材，改变了叶片用锻坯的型式，使叶片锻坯蠕变时产生的残余变形大幅减小，提高了高温力学性能和高温蠕变性能，延长了叶片的使用寿命。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高温钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钛合金板坯依次进行第一加热处理和第一轧制，得到第一半成品板坯；所述第一轧制为单向轧制；

(2)将步骤(1)所述第一半成品板坯进行切割，得到第二半成品板坯；

(3)将步骤(2)所述第二半成品板坯依次进行第二加热处理和第二轧制，得到第三半成品板坯；所述第二轧制为单向轧制；

(4)将步骤(3)所述第三半成品板坯进行热处理，得到高温钛合金板材。

优选地，步骤(1)所述第一加热处理的温度为所述钛合金板坯的相变点以下10～20℃；所述第一加热处理的时间t₁＝(H+30)min，其中，H为所述钛合金板坯的厚度，H的单位为mm；

所述第一轧制的总变形量为60～70％。

优选地，步骤(2)所述切割的方向为沿所述第一半成品板坯长度方向进行切割。

优选地，步骤(3)所述第二加热处理的温度为所述钛合金板坯的相变点以下10～20℃；所述第二加热处理的时间t₂＝(H+20)min，其中，H为所述钛合金板坯的厚度，H的单位为mm；

所述第二轧制的总变形量为50～60％。