[发明专利]一种TC25G钛合金锻件的热加工工艺

说明书

本发明公开了一种TC25G钛合金锻件的热加工工艺，包括以下步骤：1)铸锭的开坯锻造：将合金铸锭加热保温后出炉锻造，然后将铸锭加热至一定温度进行镦、拔变形，得到β相区开坯后的坯料；2)锻坯制备：将坯料在β相变点以下100℃～20℃进行变形；然后加热至β相变点以上15℃～40℃进行高温均匀化处理后再进行变形；降温至β相变点以下100℃～30℃进行变形至目标尺寸棒材；3)模锻成形：将锻坯模锻成形；4)热处理：进行固溶和时效双重热处理，得到TC25G钛合金锻件毛坯。本发明主要通过优化材料的锻坯制备工艺，提高锻件的组织稳定性，缩短了锻件制备流程，提高了材料利用率。制备得到的TC25G锻件组织为双态组织，工艺简单，可操作性强，锻件的组织均匀性和性能稳定性大幅提高。

技术领域

本发明属于钛及钛合金加工领域，具体涉及到可在550℃长时使用的一种高温钛合金TC25G锻件的制备方法。

背景技术

钛合金具有轻质、耐温、高强韧、耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于航空、航天、海洋等领域。航空航天用钛合金结构件要求材料具有良好的持久、蠕变、高低周疲劳等性能，因此对选材料及材料微观组织的要求较高。钛合金的微观组织类型主要包括等轴、双态和片层(网篮和魏氏)组织，由于双态组织具有较好的综合性能，因此高温钛合金多选用双态组织。目前可在550℃长时使用的高温钛合金多为近α型，例如IMI829和TA32等，该类合金高温持久、蠕变和抗氧化性能较好，但强度偏低，限制了合金的应用。TC25G钛合金是在俄罗斯BT25钛合金的基础上增加Zr和Mo元素的含量研制而成的一种α+β两相钛合金。该合金具有耐高温、高强度和高韧性的“三高”特性，长时使用温度达550℃。俄罗斯在新型航空发动机中，大量选用TC25G合金制作高压压气机盘和转子叶片，我国某些在研先进航空发动机的压气机整体叶盘等高端部件拟采用TC25G合金，可以预见该合金在航空发动机结构件中具有广阔的应用前景。

传统工艺一般采用棒材作为坯料，经多火次热加工变形和热处理后得到锻件产品。由于钛合金具有较强的组织遗传性，且其性能受显微组织的影响较大，所以棒材的组织均匀性对锻件的性能及其稳定性的影响较大。受棒材组织均匀性波动的影响，传统工艺制备的锻件其冶金质量稳定性一直无法充分保证，影响了合金的使用性能和产品构件的寿命。基于此，开发出铸锭到锻件的全流程制备工艺，不仅可减少锻件制备工艺流程、提高锻件的冶金质量稳定性，还可以减少棒材冶金质量的检验和验收，提高生产效率，降低成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TC25G钛合金锻件的热加工工艺，该工艺采用合金铸锭全流程直接制备出锻件，省去了棒材出入厂检验环节，节省了性能检验成本，减少了锻造火次，提高了从铸锭到锻件的成材率。相比传统工艺，锻件的组织均匀性和冶金质量稳定性显著提高。该工艺操作简单、可控性强、流程短、稳定性高，适用于工业化生产。

本发明提供一种TC25G钛合金锻件的热加工工艺，包括铸锭的开坯锻造、锻坯制备、模锻成形、热处理工序，具体包括如下步骤：

1)铸锭的开坯锻造：合金铸锭加热至1150～1250℃，长时间保温后出炉锻造变形，完成铸锭的均匀化处理和锻造，然后将铸锭加热至β相变点以上10℃～50℃，进行1～3火次的镦、拔变形，得到铸锭开坯后的坯料。

2)锻坯制备：将步骤1)中所得坯料在β相变点以下100℃～20℃进行2～5火次的变形；然后将坯料加热至β相变点以上15℃～40℃进行1～2火次的高温均匀化处理后再进行变形；再将坯料在β相变点以下100℃～30℃进行3～7火次的变形至目标尺寸，完成锻坯用棒材的热加工；最后根据锻坯的尺寸下料，得到锻坯。

3)模锻成形：将锻坯在β相变点以下70℃～35℃模锻成形，锻后空冷，得到模锻坯料。

4)热处理：将步骤3)所得到的模锻坯料进行固溶和时效双重热处理，得到TC25G钛合金锻件毛坯。