[发明专利]一种TC32钛合金大规格棒材锻造加工方法

说明书

本发明涉及钛合金锻造技术领域，具体公开了一种TC32钛合金大规格棒材的锻造加工方法，在开坯锻造后进行再结晶均匀化锻造，然后在β转变温度以下锻造，最后经成品锻造而成。本发明能够实现组织的精准调控，以获得所需力学性能，而且提高棒材探伤水平的一致性，获得的组织和性能均匀，增加了成材率。

技术领域

本发明涉及钛合金技术领域，具体涉及一种TC32钛合金大规格棒材锻造加工方法。

背景技术

钛合金因具有密度低、比强度高、耐蚀性好、弹性模量低、导热系数小、屈强比高等特性，已被应用在航空、航天、船舶、化工、石油等领域，其中在航空领域中，钛合金作为当代先进飞机的主要结构材料之一，主要用于飞机的起落架部件，用于机身的蒙皮、框、梁、隔热罩和壳体等，先进钛合金材料的大量采用时新一代飞机先进性的显著标志之一，可大幅度度提高结构减重效果和安全可靠性。

随着飞机设计理念由单纯静强度到安全-寿命、破损-安全和现在的损伤容限设计原则的发展，钛合金材料也逐步由追求单一高强度或高疲劳性能向中高强度、高模量、高韧性、低裂纹扩展速率、良好的疲劳性能等损伤容限型综合高性能的方向发展。国外典型代表为Ti-6Al-4VβELI中强度损伤容限型钛合金和Ti-62222S高强度损伤容限型钛合金。国内也相继发展了中等强度损伤容限型钛合金TC4-DT和高强度损伤容限型钛合金TC21。目前，TC4-DT钛合金已用于制造整体化的大型框、梁、接头等关键承力构件。TC21钛合金作为一种高强高韧损伤容限型钛合金，可用于大型整体锻件和大型焊接整体构件。

随着武器装备的更新换代，在满足国内对钛合金材料的高指标要求的同时，对钛合金产品均匀性和稳定性也提出了更高的要求。国内钛合金原材料普遍存在加工周期长，火次多，成本高等不足。对于原材料而言，锻造火次过多会导致组织过分细小，细小的组织会减缩小锻件的工艺窗口，造成最终产品无法获得最佳的综合力学性能。然而锻造火次少容易造成组织不均匀，棒材自由端过长而造成原材料损耗大的问题。特别是重要用途的关键结构件，对钛合金棒材的组织均匀性与批次稳定性有着更高的要求。

TC32钛合金一种新型中高强韧钛合金，该合金综合性能优异，具有良好强度-塑性-韧性-疲劳性能-损伤容限性能匹配，综合性能全面优于同类中强高韧钛合金如TC4（美国Ti6Al4V）和TA15（俄罗斯BT20）。该合金适用于两相区锻造+准β热处理、两相区锻造+两相区热处理和准β锻造+两相区热处理等多种工艺，片层组织状态下da/dN与TC4-DT钛合金相当，网篮组织状态下da/dN与TC21钛合金相当，同时拥有良好的疲劳性能，具有十分广阔的应用前景。

根据上述背景，本申请针对新型TC32钛合金开展了Φ210mm ~Φ380mm棒材加工技术研究，实现TC32钛合金大规格棒材的低成本、规模化稳定生产，满足航空工业的发展需求。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种TC32钛合金大规格棒材的锻造加工方法，生产出直径为Φ210-Φ380mm的大规格棒材，这种钛合金棒材为α+β两相组织，棒材组织均匀性良好，力学性能稳定，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是：一种TC32钛合金大规格棒材的锻造加工方法，其特征在于，在开坯锻造后进行再结晶均匀化锻造，然后在β转变温度以下锻造，最后经成品锻造而成。

进一步，上述TC32钛合金大规格棒材的锻造加工方法，具体是通过以下步骤来实现的：

（一）开坯锻造

将TC32铸锭在1150-1200℃进行1-2次镦拔锻造，单火次总锻比控制在5-10，最终坯料的高径比控制在1.3-1.5之间，锻后采用空冷；

（二）均匀化锻造