[发明专利]一种Ti2

说明书

本发明公开了一种Ti₂AlNb基合金环件的制备工艺，采用β相区开坯后的铸锭通过锻坯制备和环扎成形工艺的匹配完成环件的制备，锻坯制备和环扎成形方式：1)锻坯制备：将经β开坯后的铸锭在β相变点以下100～40℃进行4～6火次变形；将坯料加热至β相变点以上20～40℃进行热处理；再将坯料在β相变点以下40～30℃进行两火次变形至目标尺寸，完成锻坯的制备；2)环轧成形：锻坯在β转变温度以下30～20℃完成冲孔和环扎，该工序可多火次完成，要求每火次变形量不超过25％。成形后通过热处理即可得到具备均匀、粗大原始β晶粒的双态组织，该类组织断裂韧性和持久抗力优于传统工艺，适合航空航天领域对机匣环件的服役需求。

技术领域

本发明属于钛基金属间化合物加工领域，具体涉及到一种Ti₂AlNb基合金环件的制备工艺。

背景技术

Ti₂AlNb合金(O相)是在Ti₃Al(α₂相)基合金的基础上发展起来的新型钛合金，与Ti₃Al基合金相比O相合金的使用温度可从650℃提高到750℃。由于Nb元素的作用使O相较α₂相表现出更好的塑性、强度、蠕变和抗氧化性能，因此Ti₂AlNb合金是制作航空发动机和超音速及高超音速巡航弹的机匣环件的备选材料。

由于Ti₂AlNb合金中β相含量较高，合金的初始蠕变速率较大，持久性能降低，因此Ti₂AlNb锻件一般采用β锻造工艺，以获得具有粗大原始β晶粒的网篮组织，提高合金的蠕变和持久抗力。但对于环锻件合金采用β相区成形工艺控制较困难，成形过程中的温降较快，合金易开裂，终轧变形量不能保证，尤其对于薄壁环件，合金的成形难度更大，不能采用专利(专利号：CN202010194868.5)中所述的制备工艺进行β相区环扎成形。而双态组织的Ti₂AlNb合金断裂韧性较低，无法满足现在航空航天领域对部件损伤容限的要求。

中国专利《一种Ti₂AlNb基合金环件的制备工艺》(专利号：CN202010882092.6)给出了一种由铸锭到环件的全流程制备工艺，目的是得到细晶组织的环件，但环件的断裂韧性和持久性不能有效改善。中国专利《Ti₂AlNb基合金机匣环件的轧制成形及热处理工艺》(专利号：CN201410305093.9)给出了一种采用Ti₂AlNb棒材制备机匣环件的方法，由于Ti₂AlNb棒材为细晶组织，所以该工艺只能得到原始β晶粒细小的双态组织，也不利于合金持久和蠕变性能的改善。该发明虽然也采用多火次小变形量的轧制方法，但其目的和作用是为了减少成形过程的开裂，而本发明通过锻坯制备工序得到均匀粗大的原始β晶粒的坯料，随后轧制方法的主要目的是抑制晶粒的再结晶，得到粗大、但均匀的原始β晶粒以提高合金的持久和蠕变性能。

发明内容

为解决上述技术问题，提出了一种Ti₂AlNb基合金环件的制备工艺，该工艺采用开坯后的铸锭通过锻坯制备工艺和环扎工艺的配合，完成环件的制备。制备的环件热处理后的组织为具有粗大原始β晶粒的双态组织，其更好地兼顾了合金的强韧性和成形工艺的稳定性；具体技术方案如下：

一种Ti₂AlNb基合金环件的制备工艺，具体包括如下步骤：

1)锻坯制备：将经β开坯后的铸锭在β相变点以下100～40℃进行3～6火次的变形；然后将坯料加热至β相变点以上20～40℃进行热处理；再将坯料在β相变点以下40～30℃进行两火次的变形至目标尺寸，完成锻坯的制备；

2)环轧成形：锻坯在β转变温度以下30～20℃完成冲孔和环扎，该工序可多火次完成，并要求每火次的变形量不超过25％。