[发明专利]一种钛合金大规格无缝深孔筒体的制备方法

说明书

一种钛合金大规格无缝深孔筒体的制备方法，以钛合金棒材为原材料，将钛合金棒材加热至锻造温度并保温后，置于与锻造温度相同并保温后的通用平模进行超塑性等温制钛合金圆饼坯料；将钛合金圆饼坯料加热至锻造温度并保温后，置于与锻造温度相同并保温后的预锻模具内进行等温超塑预制坯成形，出模冷却，获得钛合金预锻坯；将钛合金预锻坯加热至等温成形温度并保温后，置于与等温成形温度相同并保温后的筒体成形终锻模具进行等温成形；对钛合金大规格无缝深孔筒体进行热处理，获得钛合金大规格无缝深孔筒体。本发明的方法工序少、重量轻、强度高、性能好、制造成本低、材料利用率高、机加工量小、成本低、组织均匀、无残余应力，可实现批量生产。

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种钛合金筒体，具体来说是一种钛合金大规格无缝深孔筒体的制备方法。

背景技术

钛合金具有高的强度、低的密度在航空航天工业上得到广泛应用。特别是钛合金整体深孔筒体，具有高的强度，良好的综合性能。

但钛合金的成形性不是良好，对成形工艺参数的变化比较敏感，成形温度、变形量、变形速度甚至冷却速度的变化都会引起钛合金组织和性能的明显变化，因此对常规的钛合金自由锻和普通模锻几乎不可能生产这种钛合金大规格无缝深孔筒体。

上述所述的大规格是指直径150～400毫米、长度1米以上的钛合金大规格无缝深孔筒体。

目前生产钛合金大规格无缝深孔筒体工艺主要有二种:

一是“粗锻+机加式”钛合金无缝深孔筒体工艺：

1、采用钛合金自由锻和普通模锻成形钛合金浅孔粗锻坯筒体；

2、机加工打深孔；

3、机加成形。

该工艺的优点是：工装和模具投入成本低，对不考虑产品性能和组织的单件试样件有优势。

缺点是：工序多，机加工量大，材料损耗大，性能和组织不能保证。对于直径150～400毫米、长度1米以上的钛合金大规格无缝深孔筒体，该工艺就无法生产。

二是“机加式”钛合金无缝深孔筒体工艺：

1、按筒体外径、长度尺寸确定钛合金棒材；

2、机加工打深孔；

3、机加成形。

该工艺的优点是：该工艺工序比较简单，直接用钛合金棒材通过机加工打深孔、机加成形工艺生产钛合金大规格无缝深孔筒体。

缺点是：材料损耗大，机加工量大，成本高；生产周期长，无法进行批量生产；筒体组织和性能取决材料的原始组织和性能，无法满足航空航天工业的需求，特别是大规格的筒体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金大规格无缝深孔筒体的制备方法，所述的这种钛合金大规格无缝深孔筒体的制备方法要解决现有技术中制备钛合金大规格无缝深孔筒体的工艺复杂，而且筒体组织和性能无法满足航空航天工业的需求的技术问题。

本发明提供了一种钛合金大规格无缝深孔筒体的制备方法，包括如下步骤：

1)以钛合金棒材为原材料，将钛合金棒材加热至锻造温度，α+β钛合金加热温度H＝Tβ+(30～50)℃，Tβ是钛合金的相转变温度，并保温，保温时间T(分钟)＝(0.6～0.8)×D(毫米)，D是钛合金棒材的直径，然后置于与锻造温度相同并保温30～60分钟后，采用通用平模进行超塑性等温制钛合金圆饼坯料；

2)将钛合金圆饼坯料加热至锻造温度，α+β钛合金加热温度H＝Tβ+(30～50)℃，并保温，保温时间T(分钟)＝(0.6～0.8)×D(毫米)，然后置于与锻造温度相同并保温30～60分钟，然后在预锻模具内进行等温超塑预制坯成形，出模冷却，获得钛合金预锻坯；