[发明专利]一种TC4钛合金薄壁环材的制备方法

说明书

本发明涉及金属材料加工领域，具体涉及一种TC4钛合金薄壁环材的制备方法，将TC4钛合金铸锭依次进行棒坯锻造、棒坯钻孔、斜轧穿孔、第一次机械加工、轧制、第二次机械加工、精锻、退火处理和第三次机械加工，得到成品TC4钛合金薄壁环材。本发明制备的TC4钛合金薄壁环材组织均匀性好、批次稳定性好，抗拉强度Rm为990‑1050Mpa，规定非比例延伸强度Rp0.2为920‑980MPa，断后伸长率A为13‑19％，断面收缩率Z为40％‑48％。本发明具有材料利用率高、产品的组织均匀性好和批次稳定性好等优点，并且实现了一次成型，无需多次反复加热和变形流程，综合技术经济效益显著。

技术领域

本发明涉及金属材料加工领域，具体涉及一种TC4钛合金薄壁环材的制备方法。

背景技术

钛合金是一种综合性能优良的航空材料。TC4钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好等优良特性，采用其制造的环件零部件被广泛应用于航空、航天、舰船、兵器工业等领域。

随着我国工业化进程的加快，市场对TC4钛合金环形锻件的需求量不断增大。在大批量生产过程中，在保证产品质量的同时，提升TC4钛合金薄壁环材的生产效率和批次质量稳定性，进而提高成材率、降低成本，是生产过程中的关键点。

现有的TC4钛合金薄壁环材生产方法，主要采用自由锻工艺或者棒材机械加工掏孔的工艺进行生产。

采用自由锻工艺生产薄壁环材时，TC4钛合金经铸锭开坯、下料、反复镦拔、冲孔、扩孔、芯轴拔长、机加工等工序得到成品，生产流程长、效率低。而且该工艺所生产的黑皮环材坯料表面质量差，尺寸精度低，头尾裙边大，造成材料利用率小，成品率低。另外，环坯的主要变形过程为单件镦拔变形，受装炉量、出炉顺序和操作手技能熟练度等因素影响，环坯变形的始锻温度和终锻温度差异较大，环材组织均匀性和不同批次间的稳定性差异较大，产品批次质量一致性和稳定性差，不能够保证产品性能、组织的均匀性。

采用棒材进行机械加工掏孔的方式生产薄壁环材时，虽然能够使薄壁环材的批次质量一致性有所提高，但是机械加工量较大，材料利用率非常小，成品率极低，造成薄壁环材使用成本增加明显，不利于钛合金薄壁环材的推广应用。

因此，发明一种高效短流程的薄壁环材制备方法，提高坯料的成材率、产品的生产效率以及产品的批次稳定性，具有实际的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种TC4钛合金薄壁环材的制备方法，具有材料利用率高，产品的组织均匀性好、批次稳定性好等优点，并且实现了一次成型，无需多次反复加热和变形流程，综合技术经济效益显著。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种TC4钛合金薄壁环材的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，棒坯锻造：将TC4钛合金铸锭加热至800～850℃，保温100～150min后升温至1150℃，保温150～200min后进行开坯锻造变形，变形量≥65％，得到钛合金棒坯；

步骤S2，棒坯钻孔：在钛合金棒坯中心钻孔，得到第一钛合金空心毛管；

步骤S3，斜轧穿孔：将第一钛合金空心毛管加热至800～850℃，保温250～300min后升温至960～980℃，保温210～280min后进行斜轧穿孔，变形量为24％～35％，终锻温度≥800℃，得到第二钛合金空心毛管；

步骤S4，第一次机械加工：对第二钛合金空心毛管进行内、外表面修磨；

步骤S5，轧制：将步骤S4处理后的的第二钛合金空心毛管内部涂抹石墨润滑剂后加热至800～850℃，保温210～250min后升温至960～980℃，保温120～150min后进行轧制，变形量为55％～75％，终锻温度≥750℃，得到第三钛合金空心毛管；