[发明专利]一种钛合金薄壁构件的锻造方法

说明书

本方案公开了钛合金产品生产技术领域的一种钛合金薄壁构件的锻造方法，包括以下步骤：步骤一、按GJB2218A‑2008选取显微组织低于4类(不包括4类)的TA15钛合金棒料作为坯料；步骤二、将坯料涂覆钛合金涂料后按0.7～0.9mm/min加热至940℃～960℃，保温40±5min；再将保温后的坯料锻扁，锻扁力量为540kg～560kg；然后再将锻扁后的坯料放入预锻模加热，最后冲压得到预锻坯料，冲压压力为15000KN～18000KN；步骤三、将预锻坯料按0.7～0.9mm/min加热至910℃～930℃，保温20±5min，然后将保温后的预锻坯料放入精锻模中进行冲压，冲压后切边得到锻件，冲压压力为16000KN～18000KN；步骤四、将锻件加热至795℃，然后保温最后空冷得到钛合金薄壁构件。本方案中的制备方法可显著改善钛合金薄壁构件的力学性能和显微组织结构。

技术领域

本发明属于钛合金产品生产技术领域，特别涉及一种钛合金薄壁构件的锻造方法。

背景技术

TA15钛合金材料是一种α型钛合金，其名义成分为Ti-6.5Al-2 Zr-1 Mo-1V,该合金具有中等的室温和高温强度,良好的焊接性能、热稳定性和工艺塑性；因此被广泛应用于航天领域。

TA15钛合金材料主要应用于航天领域的薄壁构件中，其中尤以飞行器尾翼为最。TA15钛合金材料锻造薄壁构件时，一般包括以下步骤：下料→加热→锻造→热处理→检验→包装→入库。

上述方式可以实现钛合金薄壁构件的生产，但在锻造过程中，由于TA15钛合金材料在成型过程中其显微组织中的条状α相长度容易粗大，导致生产出的钛合金薄壁构件的显微组织只能达到5～7类；其虽然可满足于部分对钛合金薄壁构件力学性能要求较低的设备中，但当钛合金薄壁构件应用于像飞行器尾翼这种对性能指标要求高、需要钛合金薄壁构件的显微组织在3类及其以下的情况时，现有锻造方法生产出的钛合金薄壁构件则难以满足实际需求。

因此，通过优化现有钛合金薄壁构件的锻造工艺，降低钛合金薄壁构件的显微组织类别，提高其力学性能，对于扩展TA15钛合金材料的应用范围具有重要意义。

发明内容

本发明意在针对现有技术的不足，通过优化钛合金薄壁构件的锻造工艺，进而提高钛合金薄壁构件的力学性能和显微组织类别。

本方案中的一种钛合金薄壁构件的锻造方法，包括以下步骤：

步骤一、按GJB2218A-2008选取显微组织低于4类(不包括4类)的TA15钛合金棒料作为坯料；

步骤二、将坯料涂覆钛合金涂料后按0.7～0.9mm/min加热至940℃～960℃，保温40±5min；再将保温后的坯料锻扁，锻扁力量为540kg～560kg；然后再将锻扁后的坯料放入预锻模加热，最后冲压得到预锻坯料，冲压压力为15000KN～18000KN；

步骤三、将预锻坯料按0.7～0.9mm/min加热至910℃～930℃，保温20±5min，然后将保温后的预锻坯料放入精锻模中进行冲压，冲压后切边得到锻件，冲压压力为16000KN～18000KN；

步骤四、将锻件加热至795℃，然后保温最后空冷得到钛合金薄壁构件。

本方案的有益效果：本方案通过对步骤二中的坯料涂覆钛合金涂料，从而减少了加热环节对坯料的不利影响；再通过对加热、保温以及冲压参数的优化，使得制备的钛合金薄壁构件具有更好的力学性能和更优的显微组织结构。

进一步，步骤三中，预锻坯料在加热前先涂覆钛合金涂料。通过对预锻坯料涂覆钛合金涂料，使得步骤二中的坯料和步骤三中的预锻坯料相互影响，从而显著改善钛合金薄壁构件的力学性能和显微组织结构。

进一步，步骤二中，坯料按0.8mm/min加热至940℃。可同时兼顾质量和生产效率。