[发明专利]一种近α型钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺

说明书

本发明提供了一种近α型钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺，涉及钛合金锻件制备技术领域。本发明将使用的原材料依次经过制坯、a+β区预锻、β锻造、固溶处理和时效处理，通过调整处理工艺参数，实现了近α型高温热强钛合金长针状α相交错编织的网篮组织，具体特征为：β晶粒长宽比在1.5‑3之间，晶内长针状α相长宽比≥10，α相平均宽度为2‑4um，晶内α并列组织和大块α相极少，该网篮组织综合性能优异，保载疲劳敏感度＜2.5，能够满足航空发动机锻件更高的服役性能要求。

技术领域

本发明涉及近α型高温热强钛合金锻件制备技术领域，尤其涉及一种近α型钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺。

背景技术

近α型高温热强钛合金，如Ti6242s等，具有优异的高温强度、蠕变抗力和疲劳裂纹扩展阻力，广泛应用于航空发动机轮盘、鼓筒等。该类合金锻件采用的α+β区锻造、α+β区热处理(固溶+时效)的工艺路线，已在航空锻造领域广泛应用。由于该工艺路线得到的是α+β态组织，其保载疲劳敏感性较高，严重威胁航空发动机的服役寿命，而β态网篮组织不仅保载疲劳敏感性较低，并且具有更高的高温强度、断裂韧性及疲劳寿命，可提高航空发动机的安全性和可靠性。

由于近α型钛合金的β稳定元素浓度低，具有淬透性极差的特点，锻造窗口很窄，若采用常规的β锻造及热处理技术，得到的组织为α集束交织的网篮组织，其晶内组织含有大量α并列组织和大块α相，会对疲劳性能产生不利影响，降低服役寿命，很难实现具有长针状α相交错编制的网篮组织，在国内尚未有成功的试制经验。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种近α型高温热强钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺，解决了近α型高温热强钛合金在常规β锻后网篮组织不理想的问题，实现了具有长针状α相交错编制的网篮组织，其综合性能优异，能满足航空发动机锻件更高的服役性能要求。

本发明提供了一种近α型钛合金锻件长针状网篮组织的制备工艺，包括以下步骤：

S1、对原材料进行制坯，得到坯料A；

S2、a+β区预锻：

将步骤S1中所述坯料A进行锻造处理，所述锻造加热温度为T_β-(30-50)℃，加热系数为0.5-0.8min/mm，每火次变形量控制在15～45％之间，得到坯料B；

S3、β锻造：

对步骤S2中所述坯料B进行β锻造，所述β锻造温度为T_β+(10-30)℃，加热系数为0.2-0.5min/mm，变形量控制在20-40％之间，锻后冷却至室温，得到坯料C；

S4、固溶处理：

对步骤S3中所述坯料C进行固溶处理，固溶加热温度为T_β-(20-50)℃，出炉油冷至室温，得到坯料D；

S5、时效处理：

对步骤S4中所述坯料D进行时效处理，时效温度为595℃，出炉空冷至室温。

优选地，步骤S2中所述锻造加热温度为T_β-40℃，加热系数为0.6min/mm。

优选地，步骤S3中所述锻造加热温度为T_β+25℃，加热系数为0.35min/mm。

进一步优选地，步骤S3中进行β锻造后立即水冷，再进行热处理，通过β-α＇-α相变得到交错编织的网篮组织，得到晶内α相长宽比≥10。

优选地，步骤S3中所述锻造压下速度为5-10mm/s，可在保证金属充填完整的同时，减少锻造时间，再通过控制锻后转移时间至25s内，来减少坯料在空气中的暴露时间，从而提高终锻温度，保证水冷效果。