CN102418061B - 一种tc2钛合金大规格板坯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，该方法为：一、切去TC2钛合金铸锭的冒口和锭底，除去铸锭表皮气孔；二、将TC2钛合金铸锭开坯锻造一火次；三、将开坯锻造后的铸锭锻造一火次得到方坯；四、将方坯倒棱拔长锻造一火次得到板坯；五、对板坯的各面进行抛光，以消除锻造过程中由于温降在板坯表面产生的缺陷，得到TC2钛合金大规格板坯。本发明采用反复镦粗、拔长锻造结合进行，同时利用大吨位快锻机采用低温大压下方法使钛合金的晶粒得到充分破碎，获得的板坯组织细小均匀。采用本发明的方法制备的TC2钛合金板坯表面质量良好，组织均匀，产品内部缺陷少，产品稳定性好，产品合格率大大提高。
Description
技术领域
本发明属于钛合金板坯制备技术领域，具体涉及一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法。
背景技术
钛及钛合金具有质轻、高比强度、耐蚀等优点，在航空、航天、船舶、兵器结构件中占有重要地位。随着全球钛及钛合金制备加工技术的不断发展，钛合金越来越多地应用于航空、航天、舰船、汽车、生物医疗、化工等行业。
TC2钛合金板用作国产超音速飞机零件是采用冷变形成型的，随着国内主力战机的升级换代，对TC2钛合金大规格板材的要求日益增强，对其各种力学性能和成形性能也提出了越来越高的要求。
制备出高质量的大规格板坯是成功制备TC2钛合金大规格板材的关键。目前通过普通锻造加工方法制备出高质量TC2钛合金大规格板坯困难很大，主要不足之处是材料加工经常出现较多的开裂，内裂等缺陷，组织不均匀，产品性能指标不稳定，合格率较低，因此普通锻造方法已不适用于大规格TC2钛合金板坯的制备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种方法简单，易实现工业化生产的TC2钛合金大规格板坯的制备方法。采用该方法制备的TC2钛合金板坯表面质量良好，组织均匀，产品内部缺陷少，产品稳定性好，产品合格率大大提高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、切去TC2钛合金铸锭的冒口和锭底，除去铸锭表皮气孔；
步骤二、将步骤一中除去表皮气孔的TC2钛合金铸锭在始锻温度为TC2钛合金β相变点之上50℃～70℃，终锻温度不低于800℃的条件下开坯锻造一火次，空冷至室温，得到坯料；
步骤三、将步骤二中所述坯料在始锻温度为TC2钛合金β相变点之下30℃～40℃，终锻温度不低于800℃的条件下锻造一火次，空冷至室温得到方坯；
步骤四、将步骤三中所述方坯在始锻温度为TC2钛合金β相变点之下50℃～70℃，终锻温度不低于800℃的条件下倒棱拔长锻造一火次，空冷至室温得到板坯；
步骤五、对步骤四中空冷后的板坯的各面进行抛光，以消除锻造过程中由于温降在板坯表面产生的缺陷，得到长度不小于1240mm，宽度不小于950mm的TC2钛合金大规格板坯。
上述的一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，步骤二中所述开坯锻造之前，将TC2钛合金铸锭置于温度为750℃～800℃的高温炉内，待炉内温度达到800℃时保温30min～90min，然后以1℃/min～2℃/min的升温速率升温至始锻温度并保温230min～290min。
上述的一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，步骤二中所述开坯锻造过程中将铸锭反复镦粗和拔长2～3次，每次镦粗和拔长的累积变形量不小于60％。
上述的一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，步骤三中所述锻造之前，将坯料置于温度为750℃～800℃的高温炉内，待炉内温度达到800℃时保温30min～90min，然后以1℃/min～2℃/min的升温速率升温至始锻温度并保温250min～310min。
上述的一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，步骤三中所述锻造过程中将铸锭反复镦粗和拔长2～3次，每次镦粗和拔长的累积变形量不小于60％。
上述的一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，步骤四中所述锻造过程中将方坯倒棱和拔长锻造1次，锻造的变形量不小于60％。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明方法简单，易实现工业化生产。
2、本发明采用反复镦粗、拔长锻造结合进行，同时利用大吨位快锻机采用低温大压下方法使钛合金的晶粒得到充分破碎，获得的板坯组织细小均匀。
3、采用本发明的方法制备的TC2钛合金板坯表面质量良好，组织均匀，产品内部缺陷少，产品稳定性好，产品合格率大大提高。
4、本发明采用阶段升温和保温的方式，使铸锭和大规格坯料加热均匀，更利于后期锻造。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
127mm×950mm×1590mm TC2钛合金板坯的制备：
步骤一、选择尺寸为Φ420mm的TC2钛合金铸锭，切去铸锭的冒口和锭底，除去铸锭表皮气孔，得到Φ420mm×1395mm的TC2钛合金铸锭；
步骤二、将步骤一中除去表皮气孔的TC2钛合金铸锭置于温度为750℃的高温炉内，待炉内温度达到800℃时保温30min，然后以1℃/min的升温速率升温至TC2钛合金β相变点之上50℃并保温290min；使用2500吨油压机，将保温后的TC2钛合金铸锭在始锻温度为TC2钛合金β相变点之上50℃，终锻温度不低于800℃的条件下开坯锻造一火次，空冷至室温，得到坯料；所述开坯锻造的过程为：首先将铸锭镦粗至Φ630mm×640mm，然后拔长至450mm×450mm×950mm，接着镦粗至560mm×560mm×610mm，最后拔长至450mm×450mm×950mm；
步骤三、将步骤二中所述坯料置于温度为800℃的高温炉内保温90min，然后以2℃/min的升温速率升温至TC2钛合金β相变点之下30℃并保温310min；使用3150屯油压机，将保温后的板坯在始锻温度为TC2钛合金β相变点之下30℃，终锻温度不低于800℃的条件下锻造一火次，空冷至室温得到边长为450mm的方坯；所述锻造的过程为：首先将板坯镦粗至560mm×560mm×610mm，然后拔长至450mm×450mm×950mm，接着镦粗至560mm×560mm×610mm，然后拔长至450mm×450mm×950mm，接着镦粗至560mm×560mm×610mm，最后拔长至450mm×450mm×950mm的方坯；
步骤四、使用2500屯油压机，将步骤三中所述方坯在始锻温度为TC2钛合金β相变点之下50℃，终锻温度不低于800℃的条件下倒棱拔长锻造一火次，空冷至室温得到板坯；所述锻造的过程为：首先将方坯倒棱，然后拔长至127mm×950mm×1590mm；
步骤五、对步骤四中所述板坯的各面进行抛光，以消除锻造过程中由于温降在板坯表面产生的缺陷，得到尺寸为127mm×950mm×1590mm的TC2钛合金大规格板坯。
本实施例采用反复镦粗、拔长锻造结合进行，同时利用大吨位快锻机采用低温大压下方法使钛合金的晶粒得到充分破碎，获得的板坯组织细小均匀，制备的TC2钛合金板坯表面质量良好，组织均匀，产品内部缺陷少，产品稳定性好，产品合格率大大提高。
实施例2
210mm×1150mm×1240mm TC2钛合金板坯的制备：
步骤一、选择尺寸为Φ560mm的TC2钛合金铸锭，切去铸锭的冒口和锭底，除去铸锭表皮气孔，得到Φ560mm×1210mm的TC2钛合金铸锭；
步骤二、将步骤一中除去表皮气孔的TC2钛合金铸锭置于温度为800℃的高温炉内保温90min，然后以2℃/min的升温速率升温至TC2钛合金β相变点之上70℃并保温230min；使用3150屯油压机，将保温后的TC2钛合金铸锭在始锻温度为TC2钛合金β相变点之上70℃，终锻温度不低于800℃的条件下开坯锻造一火次，空冷至室温，得到坯料；所述开坯锻造的过程为：首先将铸锭镦粗至Φ760mm×660mm，然后拔长至550mm×550mm×990mm，接着镦粗至700mm×700mm×610mm，最后拔长至550mm×550mm×990mm；
步骤三、将步骤二中所述坯料置于温度为750℃的高温炉内，待炉内温度升至800℃时保温30min，然后以1℃/min的升温速率升温至TC2钛合金β相变点之下40℃并保温250min；使用3150屯油压机，将保温后的板坯在始锻温度为TC2钛合金β相变点之下40℃，终锻温度不低于800℃的条件下锻造一火次，空冷至室温得到边长为550mm的方坯；所述锻造的过程为：首先将板坯镦粗至700mm×700mm×610mm，然后拔长至550mm×550mm×990mm，接着镦粗至700mm×700mm×610mm，最后拔长至550mm×550mm×990mm的方坯；
步骤四、使用3150屯油压机，将步骤三中所述方坯在始锻温度为TC2钛合金β相变点之下70℃，终锻温度不低于800℃的条件下倒棱拔长锻造一火次，空冷至室温得到板坯；所述锻造的过程为：首先将方坯倒棱，然后拔长至210mm×1150mm×1240mm；
步骤五、对步骤四中所述板坯的各面进行抛光，以消除锻造过程中由于温降在板坯表面产生的缺陷，得到尺寸为210mm×1150mm×1240mm的TC2钛合金大规格板坯。
本实施例采用反复镦粗、拔长锻造结合进行，同时利用大吨位快锻机采用低温大压下方法使钛合金的晶粒得到充分破碎，获得的板坯组织细小均匀，制备的TC2钛合金板坯表面质量良好，组织均匀，产品内部缺陷少，产品稳定性好，产品合格率大大提高。
实施例3
240mm×1200mm×1310mm TC2钛合金板坯的制备：
步骤一、选择尺寸为Φ690mm的TC2钛合金铸锭，切去铸锭的冒口和锭底，除去铸锭表皮气孔，得到Φ690mm×1010mm的TC2钛合金铸锭；
步骤二、将步骤一中除去表皮气孔的TC2钛合金铸锭置于温度为780℃的高温炉内，待炉内温度升至800℃时保温60min，然后以1.5℃/min的升温速率升温至TC2钛合金β相变点之上60℃并保温260min；使用3150吨油压机，将保温后的TC2钛合金铸锭在始锻温度为TC2钛合金β相变点之上60℃，终锻温度不低于800℃的条件下开坯锻造一火次，空冷至室温，得到坯料；所述开坯锻造的过程为：首先将铸锭镦粗至Φ800mm×750mm，然后拔长至600mm×600mm×1050mm，接着镦粗至800mm×800mm×590mm，再拔长至600mm×600mm×1050mm，接着镦粗至800mm×800mm×590mm，最后拔长至600mm×600mm×1050mm；
步骤三、将步骤二中所述坯料置于温度为780℃的高温炉内，待炉内温度升至800℃时保温60min，然后以1.5℃/min的升温速率升温至TC2钛合金β相变点之下35℃并保温280min；使用3150屯油压机，将保温后的板坯在始锻温度为TC2钛合金β相变点之下35℃，终锻温度不低于800℃的条件下锻造一火次，空冷至室温得到边长为600mm的方坯；所述锻造的过程为：首先将板坯镦粗至800mm×800mm×590mm，然后拔长至600mm×600mm×1050mm，接着镦粗至800mm×800mm×590mm，最后拔长至600mm×600mm×1050mm的方坯；
步骤四、使用3150屯油压机，将步骤三中所述方坯在始锻温度为TC2钛合金β相变点之下60℃，终锻温度不低于800℃的条件下倒棱拔长锻造一火次，空冷至室温得到板坯；所述锻造的过程为：首先将方坯倒棱，然后拔长至240mm×1200mm×1310mm；
步骤五、对步骤四中所述板坯的各面进行抛光，以消除锻造过程中由于温降在板坯表面产生的缺陷，得到尺寸为240mm×1200mm×1310mm的TC2钛合金大规格板坯。
本实施例采用反复镦粗、拔长锻造结合进行，同时利用大吨位快锻机采用低温大压下方法使钛合金的晶粒得到充分破碎，获得的板坯组织细小均匀，制备的TC2钛合金板坯表面质量良好，组织均匀，产品内部缺陷少，产品稳定性好，产品合格率大大提高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、切去TC2钛合金铸锭的冒口和锭底，除去铸锭表皮气孔；
步骤二、将步骤一中除去表皮气孔的TC2钛合金铸锭在始锻温度为TC2钛合金β相变点之上50℃～70℃，终锻温度不低于800℃的条件下开坯锻造一火次，空冷至室温，得到坯料；
步骤三、将步骤二中所述坯料在始锻温度为TC2钛合金β相变点之下30℃～40℃，终锻温度不低于800℃的条件下锻造一火次，空冷至室温得到方坯；
步骤四、将步骤三中所述方坯在始锻温度为TC2钛合金β相变点之下50℃～70℃，终锻温度不低于800℃的条件下倒棱拔长锻造一火次，空冷至室温得到板坯；
步骤五、对步骤四中空冷后的板坯的各面进行抛光，以消除锻造过程中由于温降在板坯表面产生的缺陷，得到长度不小于1240mm，宽度不小于950mm的TC2钛合金大规格板坯。
2.根据权利要求1所述的一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于，步骤二中所述开坯锻造之前，将TC2钛合金铸锭置于温度为750℃～800℃的高温炉内，待炉内温度达到800℃时保温30min～90min，然后以1℃/min～2℃/min的升温速率升温至始锻温度并保温230min～290min。
3.根据权利要求1所述的一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于，步骤二中所述开坯锻造过程中将铸锭反复镦粗和拔长2～3次，每次镦粗和拔长的累积变形量不小于60％。
4.根据权利要求1所述的一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于，步骤三中所述锻造之前，将坯料置于温度为750℃～800℃的高温炉内，待炉内温度达到800℃时保温30min～90min，然后以1℃/min～2℃/min的升温速率升温至始锻温度并保温250min～310min。
5.根据权利要求1所述的一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于，步骤三中所述锻造过程中将铸锭反复镦粗和拔长2～3次，每次镦粗和拔长的累积变形量不小于60％。
6.根据权利要求1所述的一种TC2钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于，步骤四中所述锻造过程中将方坯倒棱和拔长锻造1次，锻造的变形量不小于60％。
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