[发明专利]Ti55531钛合金大规格方坯自由锻造制备方法

说明书

本发明公开了Ti55531钛合金大规格方坯自由锻造制备方法，具体为对Ti55531钛合金铸锭依次进行“高‑低‑高”开坯锻造、β温度以下两相区低温锻造、横向展宽、拔扁方成型方坯；经该方法所制备的Ti55531钛合金大规格锻坯重量可达2T，高低倍组织及力学性能良好，可满足各标准规范要求，可以实现制备大规格Ti55531钛合金锻造方坯的目的，能满足批量化生产，具有重要的经济、军事战略意义。

技术领域

本发明属于钛合金材料加工技术领域，涉及Ti55531钛合金大规格方坯自由锻造制备方法。

背景技术

在航空航天工业中，钛合金是飞机和发动机的主要结构材料之一；为适应航空新型结构件对材料性能和工艺性能上的要求，最新的钛合金设计发展趋势是朝着高强高韧的综合方向发展；目前，传统的高强高韧钛合金主要有近β型钛合金Ti-1023和BT22(国内牌号TC18，名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Fe-1Cr)等；随着航空航天业的迅速发展，新型的高强高韧钛合金也在不断研制中，其中Ti55531钛合金是由VSMPO公司与空客公司以BT-22为基础所研制的一种高强韧亚稳β型钛合金，其Mo当量为13.1，在退火态状态下的强度水平可达1080MPa，经热处理后，抗拉强度可超过1500MPa；Ti55531钛合金名义成分为Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr-1Zr，其化学成分中含有较高质量分数的钼、钒、铬等β相稳定元素，因此该合金在淬火后仍能保持完整的β相，并且具有较低的α/β转变温度(相变点范围约820～860℃)；Ti55531合金作为一类高性能轻质高强结构材料与Ti-1023合金相比，其冶炼、加工成本低，不会产生明显的成分偏析，并具有比强度高、抗拉强度高、断裂韧性好、淬透性好(≥250mm)、对偏析不敏感、以及较宽的加工工艺范围等优点，容易实现强度、韧性等指标的匹配性调控，具有优异的综合力学性能；

Ti55531钛合金作为1类高性能轻质高强结构材料，在航空领域受到极大重视，已大量用于制作大型运输机起落架、机身框架等关键部位的承力构件，如在空客公司A380超大型远程宽体客机的机翼与挂架的连接装置等部位获得应用；

发明内容

本发明的目的是提供Ti55531钛合金大规格方坯自由锻造制备方法，以实现制备2T级大规格Ti55531钛合金方坯，便于后续改锻及机加成型特定形貌规格的异形结构件。

本发明所采用的技术方案是，Ti55531钛合金大规格方坯自由锻造制备方法，具体为对Ti55531钛合金铸锭依次进行“高-低-高”开坯锻造、β温度以下两相区低温锻造、横向展宽、拔扁方成型方坯。

本发明的特点还在于：

其中Ti55531钛合金大规格方坯自由锻造制备方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，“高-低-高”开坯锻造：将Ti55531钛合金铸锭在β转变温度以上100℃～300℃进行第一次镦拔锻造，锻造后采用空冷，随后在β转变温度以下30℃～50℃进行第二次镦拔锻造，之后再在β转变温度以上30℃～50℃进行第三次镦拔锻造，锻造后采用空冷；

步骤2，β温度以下两相区低温锻造：对经过步骤1处理的坯料进行镦拔锻造且加热温度在β转变温度以下30℃～60℃，镦拔锻造后采用空冷；

步骤3，横向展宽：对经过步骤2处理的坯料进行横向展宽变形且加热温度在β转变温度以下30℃～60℃，锻后采用空冷；

步骤4，拔扁方成型：对经过步骤S3处理的坯料进行拔扁方成型且加热温度在β转变温度以下30℃～60℃，锻后采用空冷；

其中步骤1中在β转变温度以上100℃～300℃开坯冷料加热时，先将合金加热至800℃保温120min，再升温至所需温度进行保温；在第一次镦粗时，铸锭锯切面需要进行铆镦镦粗，镦粗时均采用先镦一半，翻面再镦至尺寸的镦粗方式；