[发明专利]一种短流程TC25G钛合金高均匀棒材的制备方法

说明书

本发明属于有色金属加工技术领域，涉及一种短流程TC25G钛合金高均匀棒材的制备方法，根据合金反复再结晶细化晶粒原理，优化设计工艺路线，通过加热温度、变形量和变形方式的优化设置以及加热和锻造参数的精确控制，获得组织均匀一致的TC25G钛合金棒材；在锻造过程中采用回炉补温，在保证TC25G钛合金坯料充分均匀变形的同时缩短加热保温时间，实现合金组织破碎并避免了保温时间过长引起的晶粒长大，充分实现了合金晶粒均匀细化；此外，在中间锻造过程中，根据合金组织演变规律确定了最佳的组织细化变形过程，通过最短的变形过程获得了满足要求的合金组织，极大地缩短了TC25G钛合金棒材的制备过程，生产效率得到了显著提升。

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，涉及航空航天及其他行业用TC25G钛合金高均匀棒材，具体涉及一种短流程TC25G钛合金高均匀棒材的制备方法。

背景技术

近年来，随着我国航空航天产业的快速发展，航空发动机及飞机结构件用高温钛合金的需求越来越大，特别是对高性能高温钛合金以及长寿命高温钛合金的需求最为迫切。TC25G钛合金因其具有优越的高温、高强度和长寿命的特点，已开始在多种型号发动机和飞机结构件上使用，并逐步成为航空航天用主型高温钛合金材料之一。业内悉知，TC25G钛合金是一种综合性能良好的马氏体型α+β两相钛合金，该合金是在TC25合金基础上为提高高温钛合金的性能和工作寿命而研制的改良型合金，名义成分为Ti-6Al-4Mo-4Zr-2Sn-1W-0.2Si。该合金的最高工作温度为500℃～550℃，被推荐为450℃～550℃使用的高压压气机盘和转子叶片材料，具有广泛的应用前景。

目前，TC25G钛合金棒材主要用于制造航空发动机压气机盘件，由于压气机盘件一般在高温高压环境下服役，为保证盘件的安全性，对盘件组织和探伤均匀性要求极高。上述需求为制备出高均匀的TC25G钛合金棒材，并以该合金棒材为原材料，为后续经制坯和模锻制备出合格的盘件奠定了基础。而由于TC25G钛合金因所含合金元素种类多、含量高，随着棒材规格的增大，锻造过程中如何实现原始晶粒充分细化和坯料整体均匀变形至关重要，在此基础上才能保证合金棒材组织均匀，进而为合金盘件组织和探伤的均匀性提供保证。

有鉴于此，特提出本发明，通过采用更为科学的变形路线，并配合精确控制的变形过程及参数，实现变形量和变形均匀性的良好匹配，最终获得组织均匀细小的合金棒材。

为解决以上难点，需要在常规锻造工艺的基础上重新设计并优化合金大规格棒材生产过程。通过制定准确的锻造工艺路线及变形参数，采取相适应的锻造方式，获得高均匀的TC25G钛合金大规格棒材成为该合金锻件制备的关键技术之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种短流程TC25G钛合金高均匀棒材的制备方法，能够生产出合格的TC25G钛合金Ф200mm～Ф350mm棒材，棒材制备流程短、能耗少，制备的棒材组织均匀细小，棒材整体均匀性良好，可满足航空发动机及其他行业对该合金棒材的严格要求，适用于工业化生产。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

这种短流程TC25G钛合金高均匀棒材的制备方法，所述制备方法具体包括，

步骤1、开坯锻造：将钛合金铸锭加热至相变点温度以上100℃～250℃保温指定时间T₁，出炉后对所述钛合金铸锭进行多火次镦拔锻造，得到第一坯料，锻后空冷；其中，火次之间可采用回炉补温方式，单道次变形量为20％～40％，累加变形量大于80％；

步骤2、中间锻造：

步骤2.1、第一阶段：将步骤1中得到的第一坯料在相变点温度以上20℃～120℃至相变点温度以下20℃～60℃进行2～4火次镦拔锻造，得到第二坯料，锻后空冷；其中，火次之间采用回炉补温方式，单道次变形量为30％～50％，累加变形量大于90％，最后一火次在相变点以上30℃～60℃内进行保温及锻造，变形量大于30％；