[发明专利]一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钛合金材料制备技术领域，具体涉及一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法。

背景技术

Ti31钛合金是一种新型中强耐蚀钛合金，属于低合金化的Ti-Al-Mo-Ni-Zr系近α型钛合金，其中Al为主要强化元素，Mo能够提高钛合金的抗应力腐蚀及耐热性，Zr能改善钛合金的焊接性能，Ni能提高钛合金的抗缝隙腐蚀能力。Ti31钛合金集中等强度、高塑性、良好的加工及成型性、优异的耐蚀性、可焊性于一体，已被制成各种形状法兰、异径三通管、管座及阀门等部件，广泛应用于船舶、化工、海洋工业和民用行业中。

目前，通过常规锻造加工生产的Ti31锻件存在的主要问题是性能不稳定、组织不均匀、成材率低，严重阻碍了Ti31钛合金的应用和发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种制备工艺简单、易实现工业化大规模生产的Ti31钛合金法兰锻件的制备方法。采用该方法制备的Ti31钛合金法兰锻件组织均匀，金属流线优良，成材率高，力学性能高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将Ti31钛合金自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，得到Ti31钛合金铸锭，然后将Ti31钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，并采用打磨的方法去除表面缺陷；

步骤二、采用油压机将步骤一中去除表面缺陷的Ti31钛合金铸锭在始锻温度为β相变点以上150℃～200℃的条件下进行一火次的第一拔长锻造，空冷至20℃室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一锻坯；所述第一拔长锻造的累计变形量为70%～90%；

步骤三、采用油压机将步骤二中所述第一锻坯在始锻温度为β相变点以下30℃～40℃的条件下进行4～5火次的镦拔锻造，空冷至20℃室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二锻坯；每火次镦拔锻造的锻比均为4.0～5.0；

步骤四、采用油压机将步骤三中所述第二锻坯在始锻温度为β相变点以下40℃～50℃的条件下进行一火次的第二拔长锻造，空冷至20℃室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三锻坯；所述第二拔长锻造的累计变形量为40%～70%；

步骤五、根据所要制备的Ti31钛合金法兰锻件的形状和尺寸选择模具，将步骤四中所述第三锻坯装入模具中，然后将装有第三锻坯的模具放入油压机中，利用油压机将第三锻坯在始锻温度为β相变点以下50℃～60℃的条件下进行一火次的模锻成形，空冷至20℃室温后得到Ti31钛合金法兰锻件；所述模锻成形的累计变形量为40%～60%。

上述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤二中所述第一拔长锻造的终锻温度不低于850℃。

上述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤三中每火次镦拔锻造的终锻温度均不低于750℃。

上述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤四中所述第二拔长锻造的终锻温度不低于750℃。

上述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤五中所述模锻成形的终锻温度不低于750℃。

上述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤二至五中所述油压机的额定压力均为1250吨～3150吨。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明制备工艺简单，易实现工业化大规模生产；产品稳定性好，力学性能高。

2、本发明采用额定压力为1250吨～3150吨的大吨位油压机对Ti31钛合金铸锭进行锻造加工，并在始锻温度为β相变点以下30℃～40℃的条件下采用多火次镦拔锻造的锻造方式，使Ti31合金晶粒得到充分破碎，所制Ti31合金法兰锻件组织均匀。

3、采用本发明制备的Ti31合金法兰锻件在室温（20℃）条件下的拉伸强度≥650MPa，屈服强度≥550MPa，延伸率≥19%，断面收缩率≥51%。

4、采用本发明制备的Ti31钛合金法兰锻件的加工余量小，成材率与传统工艺相比提高4%～5%，低倍组织良好，金属流线优良，满足行业标准要求。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的Ti31钛合金法兰锻件的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

实施例1