[发明专利]一种高强韧钛合金锻件低成本高质量制备方法

说明书

本发明涉及钛合金锻造技术领域，具体公开了一种高强韧钛合金锻件低成本高质量制备方法，通过将钛合金铸锭在1100~1150℃进行第1火次开坯锻造，然后在Tsubgt;β/subgt;‑（30~50）℃进行第2火次锻造，锻后立即水冷，随后将坯料加热至Tsubgt;β/subgt;+（50~80）℃进行保温后冷却至室温，最后将坯料在Tsubgt;β/subgt;‑（30~50）℃进行3~5火次锻造成型来实现的。相比现有技术而言，本发明锻造火次大幅减少，锻造周期及成本显著降低，过程可控性进一步增强。

技术领域

本发明涉及钛合金锻造技术领域，具体涉及一种高强韧钛合金锻件低成本高质量制备方法。

背景技术

钛合金因具有高比强度高、高韧性、优良的耐腐蚀性等特征，在航空航天、海装、兵装等领域得到广泛应用。传统钛合金材料加工因过于追求组织的精细化，锻造生产周期长，且锻件通常采用准β锻造或β锻造生产，锻造窗口极窄，锻件成品率低；如军用航空钛合金从铸锭至锻件通常就需要经过至少十几火次反复镦拔锻造，随后进行拔长制荒，再采用准β锻造得到最终锻件，生产周期长、过程控制难度大，且准β锻造工艺窗口极窄，对设备要求也较高，进一步增加了工艺控制难度与生产成本。

现有授权公告号CN110205571A公开了一种TC18钛合金大尺寸棒材的制备方法，其具体步骤包含：1）高温锻造：首先开坯锻造，加热进行1火次镦拔锻造，加热系数为0.65～0.80，锻后进行热料回炉，总锻比为1.70～2.00，进行1火次镦拔锻造，锻造后进行热料回炉，回炉加热时间60min-120min，锻比为1.70-2.00，进行1火次镦拔锻造，获得晶粒尺寸为5～20mm的β组织；2）低温锻造+高温锻造：在β相变点温度以下低温锻造，加热系数为0.65～0.80，本火次为镦拔工艺，总锻比为1.6～2.0，锻后进行热料回炉；在β相变点温度以上高温锻造，加热系数为0.5，总锻比为1.2～1.5，匀速慢压后空冷，获得晶粒尺寸为1～2mm的均匀细小的β组织。3）低温锻造：再次在β相变点温度以下低温锻造，单火次变形量＜30％，累计锻比为3～4，热料回炉保温，锻至成品尺寸后空冷。该发明所述工艺虽然在相较于传统工艺在一定程度上也能减少锻造火次，但其在低温锻造+高温锻造使用热料回炉工艺所提供的静态再结晶储能有限，加热结束后需要进一步进行单相区锻造，通过单相区锻造时发生动态再结晶进一步细化β晶粒，但锻造变形的不均匀性对β组织均匀性控制不利，另外该工艺开坯锻造火次仍较多，进入最后一次低温锻造前β晶粒尺寸细化至了1~2mm，过细的β晶粒尺寸造成在后续锻件生产时使用常规锻造难以实现较好的强韧性匹配，因而锻件生产时不得不采用控制难度较大的准β锻造。

因此，如何设计简单可靠的短流程工艺，使钛合金锻件产品采用较少的锻造火次快速实现组织均匀、综合力学性能优良、生产过程稳定可控，对钛合金材料的进一步推广应用具有重要意义。

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高强韧钛合金锻件低成本高质量制备方法，该方法在成品锻件采用两相区锻造即可实现最佳强韧性匹配，且可使锻造火次大幅缩减，过程控制难度显著降低，锻件质量稳定性明显增强。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高强韧钛合金锻件低成本高质量制备方法，其特征在于，将钛合金铸锭在1100~1150℃进行第1火次开坯锻造，然后在T_β-（30~50）℃进行第2火次锻造，锻后立即水冷，随后将坯料加热至T_β+（50~80）℃进行保温后冷却至室温，最后将坯料在T_β-（30~50）℃进行3~5火次锻造成型。

进一步，上述高强韧钛合金锻件低成本高质量制备方法，具体是通过如下步骤来实现的：

步骤1：将钛合金铸锭加热到1100~1150℃，进行第1火次开坯锻造，开坯锻造总锻比控制为4.0~6.0；

步骤2：将步骤1所得的坯料加热至T_β-（30~50）℃，进行第2火次锻造，控制该火次锻比为1.5~3.0，锻后立即水冷；