本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種高均勻性TC4鈦合金大尺寸細(xì)晶整體葉盤的制備工藝，包括將合金鑄錠在1050℃～1150℃完成開坯鍛造，然后所得坯料在1015℃～1035℃進(jìn)行1火次的鐓、拔變形，鍛后水冷，再將坯料加熱至880℃～910℃保溫12～20h后隨爐升溫至940℃～980℃進(jìn)行鍛造，然后坯料在935℃～985℃進(jìn)行6～8火次的鐓拔變形，再將坯料在945℃～965℃進(jìn)行成形，得到鍛坯；最后將得到的鍛坯進(jìn)行退火處理，最終獲得整體葉盤鍛件毛坯。該工藝適用于制備600mm至1500mm，高度在60mm至150mm的整體葉盤鍛件，鍛件的組織均勻性和性能優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。均勻性和性能優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。均勻性和性能優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種高均勻性TC4鈦合金大尺寸細(xì)晶整體葉盤的制備工藝
[0001]本專利技術(shù)屬于新材料加工領(lǐng)域，具體涉及到一種高均勻性TC4鈦合金大尺寸細(xì)晶整體葉盤的制備工藝。
技術(shù)介紹
[0002]TC4誕生于上世紀(jì)五十年代，是目前應(yīng)用最廣泛的鈦合金，其長期使用溫度可達(dá)400℃。在航空領(lǐng)域中，TC4主要用于制造航空發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤和葉片。隨著航空發(fā)動機(jī)推力的增加，整體葉盤的尺寸逐漸增大。
[0003]目前現(xiàn)有的工藝生產(chǎn)的TC4整體葉盤鍛件尺寸大多在1000mm以內(nèi)，鍛件的組織和力學(xué)性能均能得到保證。但是如果尺寸繼續(xù)增加，整體葉盤的組織均勻性將再難以保證，從而出現(xiàn)力學(xué)性能難以達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象。因此如何通過工藝優(yōu)化實(shí)現(xiàn)大尺寸整體葉盤的成型成為了相關(guān)從業(yè)者關(guān)注的重點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0004]本專利技術(shù)的目的在于提供一種高均勻性TC4鈦合金大尺寸細(xì)晶整體葉盤的制備工藝。相比傳統(tǒng)工藝，該工藝適合制備大尺寸整體葉盤鍛件，鍛件的組織均勻性和冶金質(zhì)量穩(wěn)定性較傳統(tǒng)工藝顯著提高。本專利技術(shù)操作簡單、流程短、穩(wěn)定性高，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]本專利技術(shù)提供一種高均勻性TC4合金大尺寸細(xì)晶整體葉盤的制備工藝，具體步驟如下：
[0006]步驟1)首先將合金鑄錠加熱至1150℃～1250℃，保溫15h～35h后出爐鍛造，完成1次鐓、拔變形，要求鐓粗變形量不低于50％，速率在0.2 s
?1～0.08s
?1之間，鍛后空冷，得到坯料；
[0007]步驟2)將步驟1)中所得坯料在1015～1035℃間進(jìn)行1火次鐓、拔變形，要求鐓粗變形量不低于50％，速率在0.2s
?1～0.08s
?1，鍛后水冷；
[0008]步驟3)將坯料加熱至880℃～910℃保溫12h～20h后隨爐升溫至940℃～980℃進(jìn)行1火次的鐓、拔變形，要求鐓粗變形量在30％～45％之間，速率在0.05s
?1～0.04s
?1之間；
[0009]步驟4)將坯料加熱至935℃～985℃進(jìn)行6～8火次的鐓拔變形，要求每火次的鐓粗變形量在30％～45％之間，速率在0.05s
?1～0.04s
?1之間，累計鍛比≥3.3，終鍛溫度不低于910℃；
[0010]步驟5)將坯料在945℃～965℃進(jìn)行成形，要求鍛坯每火次的下壓量在 30％～40％之間，速率在0.005s
?1～0.05s
?1之間，得到鍛坯；
[0011]步驟6)將步驟5)得到的鍛坯進(jìn)行退火處理，退火制度為：700℃～800 ℃之間，保溫1h～3h，出爐后風(fēng)冷或空冷。
[0012]所述一種高均勻性TC4鈦合金大尺寸細(xì)晶組織整體葉盤制備工藝步驟 4)中所采用的成形方式為等溫或近等溫成形工藝；采用等溫或近等溫模鍛成形工藝時，模具加熱至坯料加熱溫度以下0℃～60℃，變形速率為 0.005s
?1～0.05s
?1。
[0013]本專利技術(shù)的有益效果：
[0014]1)本專利技術(shù)制備的整體葉盤鍛件的直徑在600mm至1500mm，高度在 60mm至150mm，鍛件各部位的組織均勻，性能穩(wěn)定；
[0015]2)本專利技術(shù)所述鍛件任意部位的室溫拉伸抗拉強(qiáng)度不低于950Mpa，屈服不低于在850Mpa，延伸率不低于15.0％，面縮不低于25％。400℃拉伸性能抗拉強(qiáng)度不低于650MPa；延伸率不低于20％，面縮不低于40％；試樣經(jīng)400℃/100h熱暴露后延伸率不低于10.0％，面縮不低于20％。
[0016]本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有工藝的不足，在增大整體葉盤鍛件尺寸的同時，實(shí)現(xiàn)對鍛件組織和力學(xué)性能的把控，提高整體葉盤的壽命及可靠性。
附圖說明
[0017]圖1為實(shí)施例1制備的鍛坯表面附近的高倍組織圖片；
[0018]圖2為實(shí)施例1制備的鍛坯中心的高倍組織照片；
[0019]圖3為實(shí)施例2制備的鍛坯表面附近的高倍組織照片；
[0020]圖4為實(shí)施例2制備的鍛坯中心的高倍組織照片；
[0021]圖5為實(shí)施例3和實(shí)施例4模鍛件示意圖；
[0022]圖6為實(shí)施例3制備的模鍛件輪緣高倍組織圖片；
[0023]圖7為實(shí)施例3制備的模鍛件輻板高倍組織圖片；
[0024]圖8為實(shí)施例3制備的模鍛件輪轂高倍組織圖片；
[0025]圖9為實(shí)施例3制備的模鍛件輪緣高倍組織圖片；
[0026]圖10為實(shí)施例3制備的模鍛件輻板高倍組織圖片；
[0027]圖11為實(shí)施例3制備的模鍛件輪轂高倍組織圖片。
具體實(shí)施方式
[0028]實(shí)施例1：
[0029]實(shí)施例選用的鑄錠尺寸為直徑600mm，長度1300mm，化學(xué)成分為：， Al：6.52％，V：4.19％，余量為Ti和其他不可避免的雜質(zhì)元素β轉(zhuǎn)變溫度為1002℃。
[0030]步驟1)首先將鑄錠加熱至1150℃，保溫15h后出爐鍛造，完成1次鐓、拔變形，鐓粗下壓變形速率為0.1s
?1，變形量為53％，鍛后空冷，得到坯料；
[0031]步驟2)將步驟1)中所得坯料在1025℃進(jìn)行1火次的鐓、拔變形，鐓粗下壓量為51％，變形速率為0.1s
?1，鍛比為3.8，鍛后水冷；
[0032]步驟3)將坯料加熱至890℃保溫15h后隨爐升溫至960℃進(jìn)行1火次的鐓、拔變形，粗下壓量為40％，變形速率為0.05s
?1，鍛后空冷；
[0033]步驟4)將坯料加熱至965℃進(jìn)行6火次的鐓拔變形每火次的粗下壓量在36％～40％之間，變形速率為0.04s
?1，累計鍛比在3.4～3.8之間，終鍛溫度為910℃；
[0034]步驟5)根據(jù)最后鍛件的設(shè)計尺寸，采用鋸床下料，將坯料在955℃進(jìn)行成形，成形下壓變形量為40％，變形速率為0.04s
?1，得到鍛坯；
[0035]步驟6)最后鍛坯退火處理，退火制度為：700℃，保溫3h，出爐后空冷；最后表面車光，得到直徑1200mm，高度150mm的鍛件。
[0036]實(shí)施例2：
[0037]本實(shí)施例為實(shí)施例1的對比例，選用的鑄錠尺寸、化學(xué)成分、β轉(zhuǎn)變溫度同實(shí)施例1完全相同。
[0038]本實(shí)施例在步驟3中將鍛坯直接升溫至960℃進(jìn)行鐓、拔變形，其他步驟同實(shí)施例1完全相同，最終得到直徑1200mm，高度150mm的鍛件。
[0039]對實(shí)施例1和實(shí)施例2的鍛件進(jìn)行組織及力學(xué)性能分析對比。實(shí)施例1 鍛件的顯微組織為雙態(tài)組織，初生α含量約為30％。鍛件各個部位的原始β晶粒尺寸均勻，初生α相尺寸及分布基本一致，不同位置沒有明顯的組織差異(圖1、圖2)。鍛件室溫拉伸強(qiáng)度超過980MPa，400℃拉伸強(qiáng)度超過 670MPa，同時具有較高的塑性，不同部位的力學(xué)性能一致性較高。鍛件經(jīng)過400℃/100h熱暴露后，室溫拉伸強(qiáng)度及塑性沒有明顯降低。實(shí)施例2鍛件的高倍組織為雙態(tài)組織，初生α含量約為31％。鍛件不同位置的初生α形態(tài)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高均勻性TC4鈦合金大尺寸細(xì)晶整體葉盤的制備工藝，其特征在于，具體步驟如下：步驟1)首先將合金鑄錠加熱至1150℃～1250℃，保溫15h～35h后出爐鍛造，完成1次鐓、拔變形，要求鐓粗變形量不低于50％，速率在0.2s
?1～0.08s
?1之間，鍛后空冷，得到坯料；步驟2)將步驟1)中所得坯料在1015℃～1035℃間進(jìn)行1火次鐓、拔變形，要求鐓粗變形量不低于50％，速率在0.2s
?1～0.08s
?1，鍛后水冷；步驟3)將坯料加熱至880℃～910℃保溫12h～20h后隨爐升溫至940℃～980℃進(jìn)行1火次的鐓、拔變形，要求鐓粗變形量在30％～45％之間，速率在0.05s
?1～0.04s
?1之間；步驟4)將坯料加熱至935℃～985℃進(jìn)行6～8火次的鐓拔變形，要求每火次的鐓粗變形量在30％～45％之間，速率在0.05s
?1～0...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊久旭，趙子博，王清江，張博華，孫昊，劉建榮，陳志勇，朱紹祥，李文淵，王磊，劉建，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院金屬研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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