[发明专利]一种TB6钛合金大规格棒材镦拔变形方法

说明书

本发明公开一种TB6钛合金大规格棒材镦拔变形方法，包括将TB6钛合金棒材在β相变点下10～40℃加热预定时间；将棒材镦粗；采用六方拔长的锻造方式进行多道次拔长；并进行倒棱、平头和滚圆。本发明的方法通过采用多道次六方拔长的方式，并控制变形量和变形道次，可以使TB6钛合金大规格棒材各部位的变形均匀，消除变形死区和心部过热，同时实现从圆棒到六方形再到圆棒的变形过程。

技术领域

本发明属于钛合金材料锻造工艺技术领域，具体涉及一种TB6钛合金大规格棒材镦拔变形方法。

背景技术

TB6钛合金是一种典型的近β型钛合金，名义成分为Ti-10V-2Fe-3Al。该合金的主要特点是比强度高、断裂韧性好、锻造温度低、淬透性好，该合金大量应用于直升机旋翼系统的中央件和连接件。TB6钛合金由于铸态组织晶粒粗大不能直接用于锻件的制备，需经过多火次锻造使其晶粒细化。钛合金棒材锻造时，由于钛合金传热系数较小，导致钛合金内部区域有较大温升容易出现局部过热，而出现组织与性能的不均匀现象，甚至会产生β斑。生产过程中应采用适当的变形程度和变形速率来减轻形变热效应，从而防止B斑的产生。TB6钛合金大规格棒材(≥300mm)锻造时，为了保证组织和性能的一致性，需要进行反复镦拔，常规的拔四方，棒材会存在变形死区，棒材不同部位变形的不均匀程度较大，心部易形成过热。不合理的锻造工艺，使得棒材的原始组织得不到充分破碎，棒材低倍组织容易产生晶粒粗大且不均匀，高倍组织中分布有大块或条状仅相等缺陷。这些缺陷最后将遗传到锻件中，最终导致锻件组织和性能不合格。

发明内容

鉴于现有技术的上述情况，本发明的目的是提供一种TB6钛合金大规格棒材镦拔变形方法,本发明的方法能够改善TB6钛合金大规格棒材锻造过程中变形不均匀和组织性能的不均匀。

本发明的上述目的是利用以下的技术方案实现的：

一种TB6钛合金大规格棒材镦拔变形方法，包括以下步骤：

步骤一：将TB6钛合金棒材加热预定时间，加热温度在β相变点下10～40℃；

步骤二：对加热后的棒材进行镦拔，以8～15mm/s的速度将棒材镦粗，速度大于8～15mm/s，会造成棒材芯部过热，组织粗大，小于的话，会延长整个锻造过程，造成终锻温度过低，锻件表面质量较差，出现裂纹等；

步骤三：拔长第一道次，将棒材翻转90°，使得棒材自身的轴线与锤砧平行，开始拔六方，每锤锻造速度8～15mm/s，压下量为50～100mm,每压一锤后使棒材沿自身轴线翻转旋转120°，采用六方拔长的锻造方式，可使棒坯内外各处变形均匀，能够改变中心层原始β晶粒单一的取向，减少棒材心部和边缘的组织差异，第一道次采取大变形可保证棒材心部的组织充分破碎，细化晶粒；

步骤四：拔长第二道次，棒材沿自身轴线翻转120°进行第二道次锻造，本道次开始分锤，将棒材分两部分进行锻造，先将第一部分放在下砧面上，压下量为30～50mm,第一锤完成后，将棒材剩余部分放在下砧面上，第二锤下压30～50mm；将棒材沿自身轴线翻转120°，重复本步骤的第一锤和第二锤的操作，将棒材沿自身轴线再翻转120°，重复该步骤的第一锤和第二锤的操作；该步骤的变形量防止打六方的过程中变形量过大而出现斜六方；

步骤五：拔长第三道次，重复步骤四的操作；

步骤六:拔长第四道次，重复步骤四的操作，每一锤的变形量为10～40mm，由于到本步骤时，棒材的直径变小，通过调整变形量来防止打六方的过程中变形量过大而出现斜六方；

步骤七：倒棱，将棒材沿自身轴线翻转60°倒棱，每翻转一次压下量5mm～30mm；

步骤八：平头，将棒材旋转90°，将棒材两端突出的部位镦平，再将棒材旋转90°回到平头前的位置；

步骤九：滚圆，将棒材沿自身轴线翻转30°滚圆，每翻转一次压下0～10mm，小的变形量可以保证棒材的表面质量和尺寸精度。