[发明专利]置氢TC4钛合金锻造工艺参数的优化方法

摘要

本发明公开了一种置氢TC4钛合金锻造工艺参数的优化方法，用于解决现有置氢钛合金锻造工艺实用性差的技术问题。技术方案是首先通过热模拟压缩变形实验获得置氢TC4钛合金的流动应力和应变数据，再计算应变速率敏感性指数m值、能量耗散率η值和流动失稳参数ξ值；根据能量耗散率η值判据，确定置氢TC4钛合金锻造时的合理应变速率范围，再根据依据流动失稳参数ξ值判据，确定置氢TC4钛合金锻造时的合理锻造温度范围，优选出置氢TC4钛合金的合理锻造温度和应变速率。本发明成功锻造出置氢量0.4wt％的TC4钛合金叶片，与TC4钛合金锻造叶片的国家标准相比，其室温抗拉强度、室温屈服强度和400℃高温抗拉强度均有提高。

主权项

一种置氢TC4钛合金锻造工艺参数的优化方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、采用机械加工方法将TC4钛合金棒材加工成热模拟压缩试样，采用无水乙醇对TC4钛合金热模拟压缩试样表面进行清洗；步骤二、将TC4钛合金热模拟压缩试样置入置氢炉中，先抽真空至1×10‑3Pa，再以5‑15℃/min的速度加热到750℃，保温8min，接着向置氢炉中通入氢气，充入氢气的流量为1L/min，保温2hrs，以5‑10℃/min的速度冷却至室温，得到置氢TC4钛合金热模拟压缩试样；步骤三、将FR5玻璃润滑剂涂敷在步骤二得到的置氢TC4钛合金热模拟压缩试样表面，置氢量0.4wt％，变形温度760℃、800℃、840℃、880℃、920℃，应变速率0.01s‑1、0.1s‑1、1s‑1，最大应变0.92，在热模拟试验机上进行热模拟压缩变形实验，压缩变形实验前保温3min；步骤四、根据步骤三的置氢量0.4wt％的TC4钛合金热模拟压缩变形实验得到的流动应力和应变数据，采用式(1)、(2)计算置氢量0.4wt％的TC4钛合金在不同锻造温度和应变速率下的能量耗散率η值；根据置氢量0.4wt％的TC4钛合金能量耗散率η值的计算结果确定其应变速率范围是0.01‑0.1s‑1；m=d(logσ)d(logϵ·)---(1)]]>η=2m1+m---(2)]]>式中，σ为流动应力，单位MPa，为应变速率，单位s‑1，m为应变速率敏感性指数；步骤五、根据步骤三的置氢量0.4wt％的TC4钛合金热模拟压缩变形实验得到的流动应力和应变数据，采用式(1)、(3)计算置氢量0.4wt％的TC4钛合金在不同锻造温度和应变速率下的流动失稳参数ξ值；根据置氢量0.4wt％的TC4钛合金流动失稳参数ξ值的计算结果确定其锻造温度范围是780‑900℃；ξ=∂logm1+m∂logϵ·+m---(3)]]>式中，m为应变速率敏感性指数；步骤六、将置氢量0.4wt％的TC4钛合金叶片坯料放置在炉温为790℃的锻造模具内，保温30min后锻造出叶片；步骤七、将置氢量0.4wt％的TC4钛合金叶片锻件清理后，置入真空炉中，抽真空到1.0×10‑3Pa，以10℃/min的速度加热至700‑750℃，保温3hrs，以10℃/min速度冷却至室温进行除氢。