本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ鈦合金大規(guī)格棒材加工方法，可以加工Φ２００～４００ｍｍ、長度３０００ｍｍ以上的Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ鈦合金棒材。技術(shù)特征在于：采用Φ７００～９５０ｍｍ規(guī)格的Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ鈦合金鑄錠，燃?xì)鉅t１１５０℃加熱保溫，水壓機開坯鍛造，并在β轉(zhuǎn)變溫度以上采用多火次鍛造，總鍛比不小于３；然后在β轉(zhuǎn)變溫度以下２０～３０℃加熱鍛造，鍛比１．５～１．８；β轉(zhuǎn)變溫度以上２０℃、保溫０．５～３ｈ、水冷，進(jìn)行均勻化處理；最后在β轉(zhuǎn)變溫度以下３０～５０℃加熱，α＋β兩相區(qū)多火次鍛造至成品規(guī)格，兩相區(qū)總鍛比不小于６。通過鑄錠／大型鍛坯整體鍛造，使棒材的單重大幅提高，可穩(wěn)定達(dá)到３米以上，并具有良好的組織、性能。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種Ti-6A1-4V鈦合金大規(guī)格棒材加工方法，屬鈦合金材料
， 具體為直徑200 400mm、長度3000mm以上、高組織和性能要求的Ti-6A1-4V鈦合 金大規(guī)格棒材的加工技術(shù)，產(chǎn)品主要應(yīng)用于航空、航天等重要用途。
技術(shù)介紹
鈦合金具有比強度高、抗腐蝕能力強、高溫性能優(yōu)良、可加工性好等優(yōu)點，是航 空、航天、兵器等領(lǐng)域^Z用的重要材料。航空工業(yè)是鈦合金的主要應(yīng)用領(lǐng)域，Ti-6A1-4V (我國國家標(biāo)準(zhǔn)中牌號為TC4)是用量最大的合金牌號，占鈦合金總產(chǎn)量的70%左右， 主要用于飛機的結(jié)構(gòu)件。隨著航空工業(yè)的發(fā)展，為了提高飛機的安全可靠性、延長壽 命、提高結(jié)構(gòu)效益，飛機設(shè)計的發(fā)展趨勢是減少焊接、承力件采用大型鍛件和大型整 體鍛件。為滿足大型鍛件和大型整體鍛件的研制、生產(chǎn)，需要使用高質(zhì)量、大規(guī)格鈦 合金棒材。然而，在國內(nèi)Ti-6Al-4V鈦合金O100mm以上棒材生產(chǎn)方法中，為保證組 織、性能均勻一致并符合要求需要采用反復(fù)鐓拔鍛造。而鐓拔鍛造的實現(xiàn)是依靠人工 夾持完成操作，從而受鐓拔鍛造操作方法的限制，使得國內(nèi)Ti-6A1-4V鈦合金cDlOOmm 以上棒材生產(chǎn)的周期長，棒材單重較小，產(chǎn)品質(zhì)量一致性較差，超聲波探傷級別低。 目前工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用的棒材直徑最大為O220mm，單支長度僅有1.5米左右，難以 滿足國內(nèi)外航空、航天、艦船等領(lǐng)域的需求。國內(nèi)許多單位雖開展了O220mm以上規(guī) 格棒材的研制，但仍局限于小坯料反復(fù)鐓拔鍛造技術(shù)，棒材長度難以提高，組織、超 聲波探傷及質(zhì)量一致性等要求仍存在較大的差距。
技術(shù)實現(xiàn)思路
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本專利技術(shù)提出的Ti-6A1-4V鈦合金大規(guī)格棒材加工 方法，使得鍛造生產(chǎn)過程實現(xiàn)機械化操作，減少了人工操作的隨意性，批次質(zhì)量一致 性高，生產(chǎn)周期大幅縮短。技術(shù)方案本專利技術(shù)的基本思想是以鑄錠、鍛坯整體鍛造代替小單重坯料反復(fù)鐓拔鍛造，合 理選擇加熱和鍛造溫度，匹配鍛造壓下量、送進(jìn)量等參數(shù)，增加金屬的橫向變形，控制(5相區(qū)和a+(3兩相區(qū)鍛造的合理變形量，并采用適宜的高溫均勻化處理，從而獲得 組織和性能均勻一致、超聲波探傷雜波水平高、直徑200 400mm、長度3000mm以 上的Ti-6A1-4V鈦合金大規(guī)格棒材。本專利技術(shù)Ti-6A1-4V鈦合金大規(guī)格棒材加工方法，其特征在于步驟如下步驟1開坯鍛造采用燃?xì)鉅t將O700 950mm規(guī)格的Ti-6A1-4V鈦合金鑄錠加 熱保溫1150。C 120(TC，然后用水壓機在|3轉(zhuǎn)變溫度以上開坯鍛造2 3火次，終鍛 溫度950。C，每火次鍛比不小于1.5，總鍛比不小于3;步驟2中間鍛造采用電爐加熱步驟1完成的鍛坯溫度在p轉(zhuǎn)變溫度以下20 50°C，用水壓機鍛造，鍛比為1.5 1.8;步驟3均勻化處理釆用電爐加熱鍛坯使得爐溫為(3轉(zhuǎn)變溫度以上20'C 3(TC， 保溫0.5 3h，然后在20秒以內(nèi)將鍛坯從電爐中出爐進(jìn)入水槽進(jìn)行水冷卻；步驟4:將步驟3完成的鍛坯加熱為p轉(zhuǎn)變溫度以下30 50°C，采用水壓機a+卩 兩相區(qū)鍛造3 5火次，終鍛溫度不低于800°C，兩相區(qū)總鍛比不小于6。步驟4中每火次鍛后可直接加熱，保溫后繼續(xù)下一火次鍛造。步驟4中每火次鍛造時間不超過10 12分鐘。有益效果本專利技術(shù)提出的Ti-6A1-4V鈦合金大規(guī)格棒材加工方法，采用鑄錠/大型鍛坯整體鍛 造，與現(xiàn)有的小規(guī)格坯料反復(fù)鐓拔鍛造技術(shù)比較，在鐓拔變形坯料高徑比的限制條件 下，棒材的單重大幅提高，可穩(wěn)定達(dá)到3米以上。根據(jù)金屬壓力加工中的變形規(guī)律， 選擇適宜的開鍛和終鍛溫度，合理匹配工藝參數(shù)，在鍛造過程中限制金屬沿長度方向 流動，促進(jìn)金屬在橫向充分變形，增加鍛透性，提高大規(guī)格棒材的實際變形量和變形 均勻性，從而獲得變形充分、均勻一致的組織，并保證產(chǎn)品性能要求。與現(xiàn)有小棒坯 反復(fù)鐓拔鍛造技術(shù)比較，可以有效減少鐓拔過程中的不均勻變形，及鍛造缺陷導(dǎo)致單 顯信號超標(biāo)和組織不均勻造成雜波超標(biāo)，從而提高棒材的超聲波探傷水平。采用本專利技術(shù)所生產(chǎn)的Ti-6A1-4V鈦合金(D200 400mm大規(guī)格棒材，符合同類產(chǎn) 品國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，其技術(shù)要求如下棒材的橫向室溫力學(xué)性能符合下表的要求<table>table see original document page 5</column></row><table>注取樣位置室溫拉伸試驗為R/2處，KK;為圓心 R72之間。棒材超聲波探傷符合下表的規(guī)定<table>table see original document page 5</column></row><table>棒材的橫向高、低倍組織按GJB 1538—92的圖譜評級，并符合下表要求<table>table see original document page 5</column></row><table>附圖說明圖l:實施例1的棒材橫向低倍組織2:實施例1的棒材橫向顯微組織圖 a:中心位置；b: 1/2R位置；C:邊部位置 圖3:實施例2的棒材橫向低倍組織圖 圖4:實施例2的棒材橫向顯微組織圖a:中心橫向位置；b: R/4橫向位置；C: 1/2R橫向位置；d: 3/4R橫向位置 e:邊部橫向位置；圖5:實施例3的棒材橫向低倍組織圖 圖6:實施例3的棒材橫向顯微組織圖a:中心橫向位置；b: R/4橫向位置；C: i/2R橫向位置；d: 3/4R橫向位置 e:邊部橫向位置；具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進(jìn)一步描述 實施例h本實施例中加工的材料為錠號534 — 20050636的鑄錠，直徑為710mm。按本專利技術(shù) 的加工方法，經(jīng)過鍛造和熱處理，生產(chǎn)出0210mm棒材。步驟1開坯鍛造采用燃?xì)鉅t將<E)710mm規(guī)格的Ti-6A1-4V鈦合金鑄錠加熱保溫 115(TC，然后用水壓機在P轉(zhuǎn)變溫度以上開坯鍛造2火次，終鍛溫度95(TC，每火次 鍛比不小于1.6;步驟2中間鍛造采用電爐加熱步驟1完成的鍛坯溫度在p轉(zhuǎn)變溫度以下20°C ， 用水壓機鍛造，鍛比為1.5;步驟3均勻化處理采用電爐加熱鍛坯使得爐溫為P轉(zhuǎn)變溫度以上20°C ， ^(呆溫2h， 然后在20秒以內(nèi)將鍛坯從電爐中出爐進(jìn)入水槽進(jìn)行水冷卻；步驟4:將步驟3完成的鍛坯加熱為P轉(zhuǎn)變溫度以下3(TC，采用水壓機a+p兩相 區(qū)鍛造4火次，每火次鍛比為1.6，每火次鍛造時間控制在12分鐘以內(nèi)，終鍛溫度不 低于80(TC。每火次鍛后直接加熱，保溫后繼續(xù)下一火次鍛造。對實施例的棒材性能、組織進(jìn)行檢測，結(jié)果如下:(1)棒材室溫力學(xué)性能<table>table see original document page 7</column></row><table>(2)棒材高、低倍組織 棒材橫向低倍組織如圖1可見，組織均勻，無粗晶等異常組織，按GJB1538 — 92的圖2評級為B3級，符合技術(shù)要求中B1 B9的評級規(guī)定。棒材橫向顯微組織如圖2，按GJB1538 —92的圖4評級，可見在橫斷面不同位置均勻性較好。圖a是本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ鈦合金大規(guī)格棒材加工方法，其特征在于步驟如下： 步驟１開坯鍛造：采用燃?xì)鉅t將Φ７００～９５０ｍｍ規(guī)格的Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ鈦合金鑄錠加熱保溫１１５０℃～１２００℃，然后用水壓機在β轉(zhuǎn)變溫度以上開坯鍛造２～３火次，終鍛溫度９５０℃，每火次鍛比不小于１．５，總鍛比不小于３； 步驟２中間鍛造：采用電爐加熱步驟１完成的鍛坯溫度在β轉(zhuǎn)變溫度以下２０～５０℃，用水壓機鍛造，鍛比為１．５～１．８； 步驟３均勻化處理：采用電爐加熱鍛坯使得爐溫為β轉(zhuǎn)變溫度以上２０℃～３０℃，保溫０．５～３ｈ，然后在２０秒以內(nèi)將鍛坯從電爐中出爐進(jìn)入水槽進(jìn)行水冷卻； 步驟４：將步驟３完成的鍛坯加熱為β轉(zhuǎn)變溫度以下３０～５０℃，采用水壓機α＋β兩相區(qū)鍛造３～５火次，終鍛溫度不低于８００℃，兩相區(qū)總鍛比不小于６。
【技術(shù)特征摘要】
1. 一種Ti-6Al-4V鈦合金大規(guī)格棒材加工方法，其特征在于步驟如下步驟1開坯鍛造采用燃?xì)鉅t將Φ700～950mm規(guī)格的Ti-6Al-4V鈦合金鑄錠加熱保溫1150℃～1200℃，然后用水壓機在β轉(zhuǎn)變溫度以上開坯鍛造2～3火次，終鍛溫度950℃，每火次鍛比不小于1.5，總鍛比不小于3；步驟2中間鍛造采用電爐加熱步驟1完成的鍛坯溫度在β轉(zhuǎn)變溫度以下20～50℃，用水壓機鍛造，鍛比為1.5～1.8；步驟3均勻化處理采用電爐加熱鍛坯使得爐溫為β轉(zhuǎn)變溫度以上20℃～30℃...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王韋琪，馮永琦，賈栓孝，王永梅，李渭清，張平輝，
申請(專利權(quán))人：寶雞鈦業(yè)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：61[中國|陜西]
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