[发明专利]一种在钛合金局部加载成形中获得三态组织的方法

摘要

一种在钛合金局部加载成形中获得三态组织的方法，经过对坯料进行改锻、预成形、利用分块模具进行局部加载成形、精整和热处理后获得成形锻件，通过控制局部加载成形的参数获得三态组织。本发明先将锻件在近β锻温度下保温并发生变形，将等轴α的含量控制在合适范围内；随后将锻件在常规锻温度下保温并发生变形，生成一定比例的条状α。通过调控加载道次可以使每道次的变形量控制在合适范围内，避免了条状α的大量球化。本发明使锻件不同区域均得到由等轴α、条状α和β转变基体组成的三态组织，且不同变形区域的组织形态及各相含量相近，得到的三态组织综合了双态组织和片层组织的优点，具有良好的综合性能，其塑性、热稳定性、高温性能和断裂韧性均较好。

主权项

一种在钛合金局部加载成形中获得三态组织的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，坯料改锻；将所选用的钛合金铸锭在相变点以上开坯，铸锭加热到Tβ+(50～100℃)，变形量50％～60％，锻后水冷；将开坯后得到的毛坯加热到Tβ‑(40～50℃)的两相区改锻，变形量50％～60％，锻后水冷，获得具有细小的等轴组织或双态组织的毛坯；第二步，预制坯制备；将具有细小的等轴组织或双态组织的毛坯外表包裹绝热棉，加热到Tβ‑40℃，采用自由锻进行制坯，获得满足设计要求的预制坯后将预制坯空冷；当需要多火次制坯时，在每一火加工后将毛坯包裹绝热棉后再回炉加热至Tβ‑40℃；第三步，局部加载成形；当预制坯变形量小于70％时，采用一道次加载完成变形，当预制坯变形量大于或等于70％时，采用两道次加载完成变形；局部加载成形利用分块上模完成；局部加载成形的具体实施过程是：当采用一道次加载完成变形时：第一加载步，将上模中的内模或中模安装到上模座上；将模具加热至Tβ‑40℃，预制坯加热至Tβ‑(20～10℃)，用内模或中模对位于所述的内模或中模垂直投影下的预制坯进行局部加载，压下速度为0.2～0.4mm/s，变形量为总变形量的100％；完成加载后立即将预制坯出模空冷；将模具随炉冷却；第二加载步，将上模中的外模或两个边模安装到上模座上；将模具加热至Tβ‑75℃，预制坯加热至Tβ‑(60～40℃)，用外模或两个边模对位于所述的外模或两个边模垂直投影下的预制坯进行局部加载，压下速度为0.2～0.4mm/s，变形量等于总变形量的100％；得到预成形工件；当采用两道次加载完成变形时：第一道次第一加载步，将上模中的内模或中模安装到上模座上；将模具加热到Tβ‑40℃，预制坯加热到Tβ‑(20～10℃)，用内模或中模对位于所述的内模或中模垂直投影下的预制坯进行局部加载，压下速度为0.2～0.4mm/s，变形量等于总变形量的50％；完成加载后立即将预制坯出模空冷，将模具随炉冷却后拆卸内模或中模；第一道次第二加载步，将上模中的外模或两个边模安装到上模座上；将模具加热到Tβ‑40℃，预制坯加热至Tβ‑(20～10℃)，用外模或两个边模对位于所述的外模或两个边模垂直投影下的预制坯进行局部加载，压下速度为0.2～0.4mm/s，变形量等于总变形量的50％；完成加载后立即将预制坯出模空冷，将模具随炉冷却后拆卸外模或两个边模；第二道次第一加载步，将上模中的内模或中模安装到上模座上；将模具加热到Tβ‑40℃，预制坯加热到Tβ‑(20～10℃)，用内模或中模对位于所述的内模或中模垂直投影下的预制坯进行局部加载，压下速度为0.2～0.4mm/s，变形量等于总变形量的50％；完成加载后立即将预制坯出模空冷；将模具随炉冷却；第二道次第二加载步，将上模中的外模或两个边模安装到上模座上；将模具加热到Tβ‑75℃，预制坯加热到Tβ‑(60～40℃)，用外模或两个边模对位于所述的外模或两个边模垂直投影下的预制坯进行局部加载，压下速度为0.2～0.4mm/s，变形量等于总变形量的50％；得到预成形工件；第四步，精整；局部加载完成后，直接对预成形工件整体加载保压，进行精整；精整时，将各分块模具同时安装在上模座上构成整体上模，各分块模具同时作用于预成形工件；精整保压时间为10～15min；锻后取出工件空冷；第五步，热处理；采用再结晶退火的热处理工艺，将工件加热到再结晶温度，保温2～3h，空冷；第六步，无损检测。