[发明专利]一种超低间隙中强高韧钛合金厚板的加工方法

权利要求书

1.一种超低间隙中强高韧钛合金厚板的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将0级海绵钛与Al-V、铝豆、TiO₂粉末采用布料方式配制并压制得到电极，将电极焊接后进行三次真空自耗电弧熔炼，制备得到超低间隙的TC4-DT铸锭；所述TC4-DT铸锭中杂质的质量含量为：Fe≤0.025%，C≤0.015%，N≤0.015%，H≤0.0015%，O 0.06%~0.10%；所述布料方式为：采用3夹2的方式，每块电极中铺设3层0级海绵钛，并将Al-V、铝豆、TiO₂粉末混合均匀后铺设在相邻0级海绵钛的夹层中总计铺设2层，所述压制的压力不小于20MPa，保压时间不小于10s；

步骤二、将步骤一中得到的TC4-DT铸锭经机械加工去掉表面氧化层后，采用分段加热方式，先预热保温，然后加热至β转变温度以上130℃~180℃保温，再进行开坯镦拔锻造，经空冷获得一次TC4-DT方坯；所述开坯镦拔锻造的变形量为60%~70%，镦拔次数不少于2次；所述预热保温的温度为800℃~850℃，时间为120min~150min；

步骤三、将步骤二中获得的一次TC4-DT方坯加热至β转变温度以上30℃~130℃保温，然后进行2火次镦拔锻造，经空冷获得二次TC4-DT方坯；所述2火次镦拔锻造的变形量为70%~80%，单火次镦拔次数不少于2次；

步骤四、将步骤三中获得的二次TC4-DT方坯加热至β转变温度以下30℃~50℃保温，然后进行3火次镦拔锻造，经空冷获得TC4-DT坯料；所述3火次镦拔锻造的变形量为70%~75%，单火次镦拔次数不少于2次；

步骤五、将步骤四中获得的TC4-DT坯料加热至β转变温度以下25℃~35℃保温，经拔长整形后得到厚度为30mm~60mm的板材，然后对板材进行固溶处理和冷却，再进行时效处理和冷却，经机械加工得到厚度为20mm~40mm的超低间隙中强高韧钛合金厚板；所述固溶处理的温度为β转变温度以下15℃~25℃，保温时间为1.5h~2h，所述时效处理的温度为550℃~600℃，保温时间为6h~8h，时效后冷却方式为空冷；所述固溶后冷却方式为风冷；所述超低间隙中强高韧钛合金厚板的抗拉强度Rm≥895MPa，屈服强度Rp_0.2≥825MPa，断裂韧性K_IC(Kq)≥85MPa·m^1/2。

2.根据权利要求1所述的一种超低间隙中强高韧钛合金厚板的加工方法，其特征在于，步骤二中所述加热至β转变温度以上130℃~180℃保温的时间t₁=D₁/2+（20~30），其中t₁单位为min，其中D₁为去掉表面氧化层后TC4-DT铸锭的直径，单位为mm。

3.根据权利要求1所述的一种超低间隙中强高韧钛合金厚板的加工方法，其特征在于，步骤三中所述加热至β转变温度以上30℃~130℃保温的时间t₂=D₂/2+（30~40），其中t₂单位为min，其中D₂为一次TC4-DT方坯的截面边长，单位为mm。

4.根据权利要求1所述的一种超低间隙中强高韧钛合金厚板的加工方法，其特征在于，步骤四中所述加热至β转变温度以上30℃~50℃保温的时间t₃=D₃/2+（20~30），其中t₃单位为min，其中D₃为二次TC4-DT方坯的截面边长，单位为mm；步骤四和步骤五中所述锻造过程中锻机压下速度均不超过100mm/s。

5.根据权利要求1所述的一种超低间隙中强高韧钛合金厚板的加工方法，其特征在于，步骤五中所述加热至β转变温度以下25℃~35℃保温的时间t₄=D₄/2+（10~20），其中t₄单位为min，其中D₄为TC4-DT坯料的截面边长，单位为mm。

6.根据权利要求1所述的一种超低间隙中强高韧钛合金厚板的加工方法，其特征在于，步骤二中所述开坯镦拔锻造、步骤三中所述2火次镦拔锻造、步骤四中所述3火次镦拔锻造和步骤五中所述拔长整形的过程中采用的加热炉的升温速率不超过5℃/min，采用的设备为2000T或以上吨位的自由锻液压机。