[发明专利]两相钛合金盘形锻件的近等温锻造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金锻件的锻造方法，特别是两相钛合金盘形锻件的近等温锻造方法。 

背景技术

航空发动机的压气机盘、涡轮盘等盘件由于工作环境恶劣，受力复杂，往往采用综合性能优异的α+β型两相钛合金例如TC17、BT25等材料锻造成形。采用α+β型两项钛合金锻造的盘件具有高强度，断裂韧度好、淬透性高和锻造温度范围宽等一系列优点，能够满足损伤容限设计的需要和高结构、高可靠性及低制造成本的要求，而这些优异的综合性能须靠理想的锻件微观组织来保证。 

在两相钛合金的锻造方法方面，2003年3月19日公开的中国发明专利说明书CN1403622A公开了一种钛合金准β锻造工艺，采用该工艺对α+β型两相钛合金进行准β锻时，是把钛合金坯料加热到β相变点温度附近的区域，即相变点温度以下10℃至相变点温度以上10℃的范围进行锻造的，在这一区域加热时，由于坯料在出炉后的降温，锻件的变形实际上是在α+β区进行的，虽然采用该方法可以获得高塑性的α相网蓝组织，但该网蓝组织的初生α相仍然在15％以内，而且该专利说书只是笼统地提到可以获得网蓝编织的集束状α相，没有给出具体的网蓝组织金相图，采用该方法生产的α+β型两相钛合金所获得的网蓝组织并不是较理想的组织。对于α+β型两相钛合金的锻造而言，要想获得较理想的网蓝组织和各项性能较好的锻件，除了坯料的加热温度之外，其他工艺参数的制定，如坯料在锻造过程中的模具温度、变形量、应变速率等都会对锻件的最终组织和性能产生影响。 

在近等温锻造方法方面，2007年9月19日公开的中国发明专利说明书CN101036931A公开了一种GH4169合金盘形锻件在空气中的近等温锻造方法，该方法采用镦粗+拔长+再加热镦粗+冲孔+再加热辗轧先制取该合金细晶环坯料，然后再把细晶环坯料装进锻模内并把锻模与环坯料的温差控制在30℃～55℃之 间来实现了该合金的近等温锻成形，获得了晶粒细小和强度较高的该合金盘形锻件。该方法披露了一种高温合金的近等温锻造方法，其一些工艺步骤可适用于本发明所述的两相钛合金盘形锻件的近等温锻造方法，但由于高温合金与钛合金属于两种不同的金属材料领域，因此，在采用高温合金与钛合金对盘形锻件进行近等温锻造成形时，两种合金的锻造方法有着本质的区别。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种使用均匀细小的双态组织的环坯料来实现两相钛合金盘形锻件的近等温锻造方法，采用该方法可以使锻造的盘形锻件在热处理后具有较理想的网蓝组织和高性能。 

为解决上述技术问题，本发明两相钛合金盘形锻件的近等温锻造方法是采用以下技术方案来实现的： 

把钛合金棒材按规格下料成一次棒锭，加热该棒锭到合金相变点以下30℃～75℃，按该棒锭厚度0.8～1min/mm保温后，再把该棒锭镦粗使其长度为原来的50％～60％后得到一次圆饼，锻后水冷处理； 

加热所述一次圆饼到相变点以上20℃～60℃，按饼厚0.8～1min/mm保温后，再拔长回到所述一次棒锭的长度得到二次棒锭； 

加热所述二次棒锭到相变点以下30℃～75℃，按该棒锭厚度0.8～1min/mm保温后，再把该棒锭镦粗使其长度为原来的50％～60％后得到二次圆饼，该圆饼乘热冲出中心孔得到环坯料，锻后水冷处理； 

加热所述环坯料到相交点以上20℃～60℃，按该坯料壁厚0.5～0.8min/mm保温；加热上、下锻模到相变点以下10℃～20℃后把所述环坯料装进锻模，上、下锻模以30MN～60MN的压力锻压环坯料使其以0.001s^-1～0.01s^-1的应变速率在锻模内变形量达30％～50％后一火成形为盘形锻件，锻后热处理。 

上述钛合金可以是牌号为TC17的钛合金，其锻后热处理是把盘形锻件加热到800℃±10℃，保温4h后放进水中迅速冷却后再加热到630±10℃，保温8h后进行空冷。 

上述钛合金也可以是牌号为BT25的钛合金，其锻后热处理是把盘形锻件加 热到988℃±10℃，保温3h进行分散空冷后再加热到555℃±5℃，保温7h后进行分散空冷。 

为方便取模，所述环坯料在加热装模前可以先预热到200℃～300℃后在其表面喷涂润滑剂，所述上、下锻模在所述环坯料装模前可以在锻模表面喷涂润滑剂。 

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：