[发明专利]一种提高钛合金大规格棒材轴向组织均匀性的锻造方法

说明书

本发明涉及钛合金锻造技术领域，具体公开一种提高钛合金大规格棒材轴向组织均匀性的锻造方法，具体通过开坯前整形、单相区锻造、两相区锻造、成品锻造等实现。本发明通过调整单相区镦拔锻造过程中坯料高径比，镦拔过程中坯料从轻微双鼓、无明显鼓性向轻微单鼓过度，以提升坯料单相区轴向变形均匀性，改善不同部位β晶粒尺寸均匀性；通过调整两相区镦拔锻造过程中坯料高径比，镦拔过程中坯料从轻微单鼓、无明显鼓性向轻微双鼓过度，有利于提升坯料两相区轴向变形均匀性，以改善不同部位α相球率一致性。

技术领域

本发明涉及钛合金锻造技术领域，具体涉及一种提高钛合金大规格棒材轴向组织均匀性的锻造方法。

背景技术

钛合金因具有高比强度高、高韧性、优良的耐腐蚀及耐热性能、无磁等特征，在航空、航天、海装、兵器、石油化工等领域得到广泛应用。随着各类装备的不断换代升级，钛合金锻件也从小锻件拼接的方式逐渐发展成大型锻件整体成形，服役环境越来越严苛，因而对钛合金棒材尺寸规格、组织均匀性也提出了更高的要求。

传统钛合金棒材生产方式通常是采用固定高径比的方式将坯料在单相区和两相区进行多火次反复镦拔锻造后拔长成形，且镦拔高径比选择尽量避免出现单鼓或双鼓。但镦拔锻造是一种不均匀变形，存在明显的变形死区，导致棒材出现诸如沿长度方向不同部位组织及性能波动较大、棒材头底自由端过大等沿轴向出现的不均匀问题，而固定高径比反复镦拔锻造过程中大变形区和变形死区相对固定，会进一步加剧沿轴向变形不均匀性，且锻坯规格越大，这种不均匀性也越大。因而寻求一种方法以改善坯料轴向不同部位变形均匀性，对钛合金向更大型锻件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提高钛合金大规格棒材轴向组织均匀性的锻造方法，通过该方法以改善大规格锻坯在镦拔过程中沿坯料轴向的变形均匀性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高钛合金大规格棒材轴向组织均匀性的锻造方法，其特征在于，通过如下步骤来实现：

步骤1：开坯前整形

将钛合金铸锭加热至（1150~1200）℃，进行1火次滚圆整形锻造，将坯料高径比调整至2.5~3.0；

步骤2：单相区锻造

将开坯整形后得到的坯料加热至T_β+（50~300）℃，进行2~4火次镦拔锻造，加热温度随火次增加逐渐降低或保持不变，每火次2镦2拔，根据单相区镦拔锻造次数将坯料高径比由2.5~3.0均匀降低至1.7~2.2，每火次锻后空冷；其中：根据单相区镦拔锻造次数将坯料高径比由2.5~3.0均匀降低至1.7~2.2，具体意思是如将高径比从3.0降低至2.2，如果单相区总镦拔锻造次数是9次，那么从第1次至第9次镦粗高径比依次为3.0、2.9、2.8、2.7、…、2.2，如果单相区总镦拔锻造次数是5次，那么从第1次至第10次镦粗高径比依次为3.0、2.8、2.6、2.4、2.2；

步骤3：两相区锻造

将单相区镦拔锻造后的坯料加热至T_β-（20~50）℃，进行2~4火次镦拔锻造，加热温度随火次增加而逐渐降低或保持不变，每火次1镦1拔，根据两相区镦拔锻造次数将坯料高径比由1.7~2.2均匀提升至2.5~3.0；

步骤4：成品锻造

将两相区镦拔锻造后的坯料加热至T_β-（20~50）℃，进行2~5火次拔长整形锻造，每火次拔长变形量控制在10~35%之间，每火次锻后均采用空冷，得到最终所需的钛合金大规格棒材。

进一步，上述步骤1中，1火次累积变形量≤50%。

进一步，上述步骤2的镦拔锻造中，镦粗变形量控制在35~50%之间，拔长变形量控制在30~45%之间，每次镦拔锻造的镦粗变形量均大于拔长变形量。