[发明专利]短流程高均匀的钛合金棒材的加工方法

说明书

本专利主要用于生产规格小于φ100mm的钛合金棒材，铸锭在β区进行开坯锻造，然后在α+β区采用对角拔长和扁方拔长相结合的方式，使坯料在α+β区不断的变换难变形区位置，使坯料难变形区得到充分的变形改善，保证在短的加工流程下，提高成品棒材组织均匀性，较大的降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及钛合金加工技术领域，尤其涉及一种短流程高均匀的钛合金棒材的加工方法。

背景技术

钛合金具有比强度高，韧性好、无磁性等优点，在航空航天、医用、体育休闲等领域应用较为广泛。但钛合金存在自身塑性较差，加工窗口较窄，易开裂等问题，导致材料在加工过程需要经过多火次锻造及修磨，相对加工成本较高，加工周期较长且材料无形损耗较大，对环境影响也较大，导致材料综合成本较高。

中国专利 CN 11534772 A 公开了一种短流程低成本TC4类钛合金成品棒材的制备方法，该发明主要采用新型大型精锻机，主要分为三部分：1）钛合金进行开坯锻造、2）中间坯锻造、3）成品轧制工艺。最终加工成组织充分破碎及 细小均匀成品棒材的加工，加工后的棒材组织满 足ETTC2 A6，屈服强度≥830MPa，延伸率达到 15％，断面收缩率达到35％。

该专利主要是采用大型精锻机锻造，而并不能很好的利用目前国内各加工厂现有的设备加工，设备投入对加工对成本影响较大且精锻机的锻造过程并不能很好的解决坯料心部锻不透的问题。

中国专利 CN 103521670 A 公开了一种改善钛合金拔长锻造组织均匀的方法，本发明主要通过改变棒材拔长是变形方向，使整根棒材处于同时变形状态，以此来提高整支钛合金棒材的组织均匀性。本发明钛合金是按照如下步骤制成钛合金棒材的：（1）制坯：常规镦拔的截面是四方的料，坯料轴向与锤砧长度方向保持一致，沿对角线方向锻成六边形截面的钛合金；（2）六边形截面的钛合金翻转90度，整体压扁，得到八边形截面的钛合金；（3）按照步骤（2）继续压制，最终压制成（1）相同的四方形截面的钛合金锻件。本发明优点是可以改善β钛合金的开坯与中间各火次间镦粗、拔长后锻态组织均匀性的锻造方式，通过本发明锻造的钛合金组织均匀性良好，同时因过程控制难度低，提升工艺稳定化程度。该发明专利锻坯尺寸相对对较小，加工过程相对好控制，但对于锻坯超过500kg的钛合金，整个操作过程相对就较为困难，材料的锻透性也不好，最终材料的组织均匀性并不能达到较好的效果。

中国专利CN110508731 A公开了一种改善TC4钛合金大尺寸锻件组织均匀性的锻造方法，该方法为：（1）铸锭加热至Tβ+(50～150)℃，完成两-三火锻造；（2）在温度为Tβ-(20～30)℃时完成一～两火锻造；（3）在温度Tβ+(30～50)℃时完成一火；（4）在温度 Tβ-(30～50)℃时完成三～四火锻造；（5）在Tβ-(40～50)℃成型锻造。本发明的锻造方法实现大尺寸锻件的组织控制，通过控制锻造温度和改善镦拔方式，实现等轴组织中初生α相含量的大小、含量、形貌的控制，从而有效调整锻件的强度；通过在中间工序增加一火次Tβ+(30～50)℃ 锻造，减少锻件由表及里的组织差异，均匀化组织。该专利在锻造过程，需要严格控制保温系数，而对于自由锻，保温系数控制较难，推广应用性不高。

中国专利 CN 105603346A 公开了一种提高TC18钛合金棒材组织均匀性的锻造方法，该方法为：一、β区开坯锻造；二、中间锻造，经过2～4火次锻造；三、Tβ－50℃制成φ160～φ260mm的TC18钛合金棒材。本发明有点是采用少镦拔+控制精度高的精锻工艺，提高了TC18钛合金棒材的组织均匀性，提高生产效率，降低了生产成本。该技术主要通过自由锻造变形、精锻的方式提高棒材组织均匀性问题。但棒材精锻坯料长度必须大于800mm，将极大的限制了该方法的推广应用。

发明内容

有必要提出一种短流程高均匀的钛合金棒材的加工方法。

一种短流程高均匀的钛合金棒材的加工方法，包括以下步骤：