[发明专利]一种钛合金锻件制备方法

说明书

本发明属于材料科学技术加工制造领域，涉及一种钛合金锻件制备方法；首先将合格的铸锭在1000℃～1150℃进行1～2火次2镦2拔变形，得到初级方坯；再将初级方坯在相变点以下30℃～60℃进行2火次短流程轧制得到110mm厚成品板材；然后利用水刀切割机或者电火花线切割进行下料直接得到平衡肘中间坯后，再将平衡肘中间坯在相变点以下35℃～40℃进行弯曲和模锻，得到平衡肘模锻件；最后将平衡肘模锻件进行热处理后，得到平衡肘锻件成品。该制备方法通过采用全流程低成本控制思路，并引入不同温度两相区大变形量短流程轧制工艺，达到快速细化和均匀组织的目的，既降低了锻件制造成本，又提高了锻件疲劳性能。

技术领域

本发明属于材料科学技术加工制造领域，涉及一种钛合金锻件制备方法。

背景技术

平衡肘是一种类“Z”字形曲臂阶梯轴，一端与平衡肘轴相连，另一端与负重轮轴相连，它是各类履带车辆中连接行动装置和悬挂装置的关键构件，平衡肘一旦出现断裂，就会严重影响车辆正常行驶。车辆在行驶的过程当中，由于地面环境复杂多变，平衡肘主要受到弯曲扭转应力、弯曲疲劳应力、冲击等多种载荷，因此平衡肘材料需要较高的强度、刚度和抗疲劳性能。大量试车实验结果和公开文献报道表明，多种因素诱发造成的疲劳断裂是平衡肘最常见的失效形式。常用的材料例如38CrSi、20Cr2Ni4A和18Cr2Ni4WA等高强镍铬钢。

当前，为了提高武器装备的机动性和作战性能，履带车辆轻型化已经受到了很多发达国家的高度重视，平衡肘减重是实现履带车辆轻型化的重要途径。钛合金因具有比强度高、韧性好、耐蚀及抗疲劳等综合优异性能，是实现陆军武器装备轻量化、提高武器装备作战性能的理想材料之一。但同时，钛合金的使用成本比钢高数十倍，严重限制了钛合金在陆军装备领域大量应用，因此迫切需要发展低成本钛合金和钛合金低成本制造技术，来降低钛合金的使用成本。钛合金短流程加工制造技术的发展和创新，为钛合金低成本制造带来了新的契机。钛合金短流程加工并不是仅仅减少加工工序或者缩短加工流程，而是在确保产品质量满足要求的前提下的一种高效率、低能耗、低排放和低成本的的创新性工艺。

钛合金平衡肘传统制造工艺主要有铸造热等静压成型和铸锭锻压成型两种方式。前者主要经过石墨制模、熔炼浇筑、热等静压、补焊、热处理等工序，虽然铸件经热等静压后能使大量气孔、疏松缺陷被压合，组织更加致密，但是铸件中体积较大的气孔、缩孔通常难以消除，成为疲劳裂纹源区，并且在后续补焊过程中，若工艺实施不当，容易造成铸件表面存在一定深度的气孔或硬化层，严重降低平衡肘铸件的疲劳性能和冲击性能，降低使用寿命。后者主要经过铸锭开坯、均匀化锻造、棒材制备、制坯、模锻弯曲、模锻成型、热处理等工序，仍然延续航空用钛合金制造工艺流程，造成平衡肘锻件产品成本居高不下。

近年来，钛合金低成本加工制造技术发展迅速，国内科研院所、企事业单位竞相角逐，发展了诸如返回料熔炼、EB炉熔炼、短流程加工、低成本钛合金研发等多种技术和手段来降低钛合金的制造使用成本。沈阳和世泰钛金属应用技术有限公司的宋洪海等在授权公告号为CN 205576252 U中提出了坦克车钛合金平衡肘的低成本制备方法，主要经过电极压制、三次真空熔炼、铸锭三镦三拔开坯后制成板坯、下料、制坯、模锻和热处理调制等工序。但该工序中，铸锭开坯三镦三拔后制成板坯后，板坯组织仍然为晶粒极粗大的魏氏组织，后续制坯以及模锻，变形量过小，由于组织遗传效应，无法细化晶粒，组织仍为片层组织且极不均匀，静强度虽然满足要求，但严重降低锻件的疲劳性能和使用可靠性。另外，该专利也并未对锻造工艺参数作出明确的说明。很显然，该专利方法并不适合制造出低成本、抗疲劳、长寿命的钛合金平衡肘锻件。

发明内容

为克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种钛合金平衡肘锻件大变形短流程低成本制备方法，从根本上解决了现有技术制造平衡肘成本高、周期长、疲劳性能低、可靠性差等问题。

本发明采用的技术方案是：

步骤一、选取化学成分合格的铸锭(满足GB/T 3620.1-2016)，去除铸锭表面缺陷，同时切除钛合金铸锭冒口和锭底，并对端面进行倒角；