[发明专利]一种高强改性Ti-6Al-4V钛合金大规格棒材的制备方法

摘要

本发明公开了一种高强改性Ti‑6Al‑4V钛合金大规格棒材的制备方法，该方法将通过真空自耗电弧熔炼得到的Ti‑6Al‑4V钛合金铸锭在T_β+100℃～T_β+160℃的条件下加热保温后进行开坯锻造，然后依次在T_β‑20℃～T_β‑50℃和T_β+20℃～T_β+100℃的条件下加热保温后进行镦拔锻造，快速水冷后在T_β‑20℃～T_β‑60℃的条件下进行镦拔锻造，保温后经空冷得到坯料，坯料经倒棱、滚圆和甩圆后进行热处理，空冷后得到直径为180mm～220mm，长度大于2000mm的高强改性Ti‑6Al‑4V钛合金棒材，其抗拉强度R_m＞960MPa，屈服强度R_P0.2＞860MPa。本发明通过微量调整钛合金中主元素的成分含量，并结合跨相区加热、大变形锻造和快速水冷工艺，提高了钛合金的强度，实现强性与塑性的良好匹配。

主权项

1.一种高强改性Ti‑6Al‑4V钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将0级海绵钛、Al‑V中间合金、Al‑V‑Fe中间合金、铝豆和TiO2粉末混合压制成电极，然后经三次真空自耗电弧熔炼，得到Ti‑6Al‑4V钛合金铸锭；所述Ti‑6Al‑4V钛合金铸锭由以下质量百分数的成分组成：Al 6.3％～6.8％，V 4.2％～4.5％，Fe 0.22％～0.3％，O 0.20％～0.25％，C≤0.02％、N≤0.01％、H≤0.003％，其余为Ti；步骤二、将步骤一中得到的Ti‑6Al‑4V钛合金铸锭在Tβ+100℃～Tβ+160℃的条件下加热保温，然后进行开坯锻造，空冷后得到Ti‑6Al‑4V钛合金方坯；所述开坯锻造的总变形量大于80％；步骤三、将步骤二中得到的Ti‑6Al‑4V钛合金方坯在Tβ‑20℃～Tβ‑50℃的条件下进行第一次加热保温，再升温至Tβ+20℃～Tβ+100℃进行第二次加热保温，然后进行镦拔锻造，经快速水冷后得到中间坯料；所述镦拔锻造的总变形量大于80％；步骤四、将步骤三中得到的中间坯料在Tβ‑20℃～Tβ‑60℃的条件下进行3火次镦拔锻造，保温后经空冷得到坯料；所述镦拔锻造的终锻温度不小于850℃，每火次所述镦拔锻造的总变形量大于80％；步骤五、将步骤四中得到的坯料在Tβ‑20℃～Tβ‑40℃的条件下进行倒棱和滚圆，空冷后得到改性Ti‑6Al‑4V钛合金棒坯；步骤六、将步骤五中得到的改性Ti‑6Al‑4V钛合金棒坯加热至Tβ‑30℃～Tβ‑50℃进行甩圆，然后在800℃热处理1h，空冷后得到直径为180mm～220mm，长度大于2000mm的高强改性Ti‑6Al‑4V钛合金棒材；所述甩圆的变形量大于20％；所述高强改性Ti‑6Al‑4V钛合金棒材的抗拉强度Rm＞960MPa，屈服强度RP0.2＞860MPa。