[发明专利]航空航天紧固件用大单重TC4钛盘圆丝材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种航空航天紧固件用大单重TC4钛盘圆丝材及其制备方法，制备方法包括：步骤1、制备铸锭；步骤2、锻造、拔长为圆坯；步骤3、轧制为棒材；步骤4、热处理；步骤5、粗精拉拔；步骤6、热处理；步骤7、将经所述步骤6热处理后的所述盘卷丝坯进行定径和抛光处理，再对所述盘卷丝坯进行化学涂层处理，最终制得一种航空航天紧固件用大单重TC4钛盘圆丝材。其解决了现有TC4钛盘圆丝材组织、性能、公差一致性差，盘重小的问题。

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，涉及一种航空航天紧固件用大单重TC4钛盘圆丝材及其制备方法。

背景技术

TC4钛即TC4钛合金，其由于具有密度低、比强度高、海洋环境耐蚀性良好，还具有无磁、透声、抗冲击震动、可加工性好等特点，可有效地改进耐受性、可靠性和有效性，减少维修和维护费，减重和增加载荷。使用TC4钛紧固件可提高接头强度，改善结构件的疲劳强度和密封性，减轻结构重量。由于飞机设计的减重要求，结构材料多采用TC4钛合金、铝合金、复合材料等轻质高强度材料。TC4钛合金紧固件就是用于这些材料的机械连接。TC4钛合金紧固件除了自身的减重效果外，还有非常好的抗复合材料的电偶腐蚀性能，所以TC4钛合金紧固件是这些结构连接的最佳选择。尤其在目前以提高飞机用钛量比例，提高飞机性能的今天，大量使用TC4钛合金紧固件已成为必然。

过去因紧固件生产厂的镦制设备无法在线矫直TC4钛合金丝材，国内TC4钛合金紧固件生产一直采用直条丝材，材料利用率、生产效率低，且所镦制紧固件存在质量一致性差的隐患；目前紧固件生产厂装备更新，可采用盘圆丝材实现连续镦制，材料利用率可提高20%以上，生产效率可提高5倍~10倍。

目前国产TC4钛盘圆丝材的组织、性能和公差一致性差，盘重小，不能完全满足航空航天紧固件生产厂的标准要求，影响了航空航天紧固件尺寸的一致性和航空航天紧固件的连续镦制生产，不能满足航空航天紧固件批量化生产需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种航空航天紧固件用大单重TC4钛盘圆丝材及其制备方法，以解决现有TC4钛盘圆丝材组织、性能、公差一致性差，盘重小的问题。

本发明所采用的技术方案是，航空航天紧固件用大单重TC4钛盘圆丝材的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、制备铸锭：将海绵钛、铝钒合金和铝豆作为原料，按照各元素含量的质量百分比为：Al 6.0%～6.5%、V 4.0%～4.5%、O 0.15%～0.18%、Fe 0.16%～0.25%和其余为Ti的范围来进行配料计算，再分别称取上述原料进行混合、压制制成电极块，再使用真空自耗电弧熔炼炉将电极块经三次熔炼后制得铸锭；

步骤2、锻造、拔长为圆坯：将经步骤1制得的铸锭采用电阻炉进行开坯锻造、拔长和甩圆工序，制得直径为φ120~φ150mm的圆坯；

步骤3、轧制为棒材：将经步骤2制得的圆坯进行连续大变形轧制，制得直径为φ8~φ15mm的盘卷棒坯；

步骤4、热处理：将经步骤3制得的盘卷棒坯进行去应力退火处理；

步骤5、粗精拉拔：将经步骤4处理后的盘卷棒坯先经过规圆扒皮工序处理，然后依次经粗拉拔处理和精拉拔处理，最终将盘卷棒坯加工至直径为φ2.5~φ7.5mm的盘卷丝坯；

步骤6、热处理：将经步骤5制得的盘卷丝坯进行成品退火处理；

步骤7、将经步骤6热处理后的盘卷丝坯进行定径和抛光处理，至盘卷丝坯表面光亮，再对盘卷丝坯进行化学涂层处理，最终制得一种航空航天紧固件用大单重TC4钛盘圆丝材。

进一步的，步骤3中，连续大变形轧制过程采用电炉加热，加热温度为900～950℃，保温时间为60~90min，终轧温度为700～850℃。