CN103143660B - 一种tc17钛合金扁方形型材的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，包括以下步骤：一、切除TC17钛合金铸锭的冒口和锭底，并去除表面缺陷；二、将TC17钛合金铸锭进行开坯锻造得到初级锻坯；三、将初级锻坯进行第一中间锻造得到第一中间锻坯；四、将第一中间锻坯进行第二中间锻造得到第二中间锻坯；五、将第二中间锻坯锯切下料后进行成形锻造，得到半成品扁方形型材；六、将半成品扁方形型材进行热处理，得到长度为850mm～1600mm，宽度为132mm，厚度为65mm～100mm的TC17钛合金扁方形型材。本发明技术方案完整，工艺可控性强，产品组织形貌均匀，综合性能优异，批次稳定性高，成材率高，适于大规模工业化生产。

Description

一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法

技术领域

本发明属于钛合金材料制备技术领域，具体涉及一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法。

背景技术

TCl7钛合金是一种新型航空发动机用材料,其名义成分为Ti-5AL-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr。TCl7钛合金具有强度高、断裂韧性好、淬透性高等优点，且能够满足损伤容限设计的需要和高可靠性的要求，被广泛用来制造航空部件，随着航空、航天工业技术的发展,对TCl7合金钛合金型材的需求日益增加，由于该合金相变点较低(T_β为880℃～890℃)，常规的制备方法：相变点以上温度范围内加热锻造开坯后，在相变点以下30℃～50℃温度范围内轧制成品的方法存在变形抗力大，坯料易开裂、组织不均匀，探伤杂波不易达标，轧制后型材易扭曲而不易矫直等诸多问题，对于TCl7钛合金扁方形型材的批量生产不适用；另外，由于TC17钛合金是典型的富β型两相钛合金，TC17钛合金中β稳定元素Mo、Cr含量较高，Cr是共析型β稳定元素，容易在铸锭的头部区域形成偏析，造成某些区域Cr元素富集，比正常区域的Cr元素含量偏高，使这些区域的相变点降低，当TC17钛合金长方形型材在热加工过程中，可能因变形热效应使该区的实际温度超过相变点温度而出现β斑点。

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TC17钛合金扁方形型材的制备方法。该方法技术方案完整，工艺可控性强，产品的批次稳定性高，成材率高；该方法采取锻造方式而非常规轧制方式制备TC17钛合金扁方形型材，不需进行特制模具和孔型的加工，灵活性强，加工全过程在额定压力为1700吨～2500吨的中小型锻造压力机上就可以全部实现。采用该方法制备的TC17钛合金扁方形型材组织形貌均匀，综合性能优异，适于大规模工业化生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、切除TC17钛合金铸锭的冒口和锭底，并去除TC17钛合金铸锭的表面缺陷；所述TC17钛合金铸锭的截面为直径为640mm～720mm的圆形；

步骤二、采用锻造压力机将步骤一中去除表面缺陷后的TC17钛合金铸锭进行开坯锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到初级锻坯；所述开坯锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次开坯锻造的始锻温度均为β相变点以上120℃～170℃，所述初级锻坯的截面为边长为220mm～250mm的正方形；

步骤三、采用锻造压力机将步骤二中所述初级锻坯进行第一中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第一中间锻坯；所述第一中间锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分3～5火次完成，每火次第一中间锻造的始锻温度均为β相变点以上10℃～30℃，所述第一中间锻坯的截面为边长为220mm～250mm的正方形；

步骤四、采用锻造压力机将步骤三中所述第一中间锻坯在始锻温度为β相变点以下10℃～30℃的条件下进行一火次的第二中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第二中间锻坯；所述第二中间锻造采用轴向拔长的锻造方式，所述第二中间锻造的截面为直径为210mm～240mm的圆形；

步骤五、将步骤四中所述第二中间锻坯锯切下料，然后采用锻造压力机将锯切下料后的第二中间锻坯进行成形锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到半成品扁方形型材；所述成形锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次成形锻造的始锻温度均为β相变点以下10℃～30℃；所述半成品扁方形型材的长度为850mm～1600mm，宽度为132mm，厚度为65mm～100mm；

步骤六、将步骤五中所述半成品扁方形型材进行退火与矫直相结合的热处理，得到TC17钛合金扁方形型材；所述TC17钛合金扁方形型材的长度为850mm～1600mm，宽度为132mm，厚度为65mm～100mm。

上述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述TC17钛合金铸锭由TC17钛合金自耗电极经3次真空自耗电弧熔炼得到，所述TC17钛合金铸锭中铝的质量百分含量为4.5%～5.5%，锡的质量百分含量为1.5%～2.5%，锆的质量百分含量为1.5%～2.5%，钼的质量百分含量为3.5%～4.5%，铬的质量百分含量为3.8%～4.2%，氧的质量百分含量为0.08%～0.12%，铁的质量百分含量为0.15%～0.20%，余量为钛和不可避免的杂质。

上述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，所述锡以Ti-Sn中间合金的形式配入，所述钼以Al-60Mo中间合金的形式配入，所述铬以Al-Cr中间合金的形式配入。

上述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤二中每火次开坯锻造的锻造比均为2.55～2.58，每火次开坯锻造的终锻温度均不低于850℃。

上述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤三中每火次第一中间锻造的锻造比均为2.91～4.66，每火次第一中间锻造的终锻温度均不低于800℃。

上述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述第二中间锻造的锻造比为1.38～1.40，所述第二中间锻造的终锻温度不低于800℃。

上述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤五中每火次成形锻造均分两道次完成，每道次成形锻造的锻造比均为1.36～1.43，每火次成形锻造的终锻温度均不低于800℃。

上述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤二至五中所述锻造压力机的额定压力均为1700吨～2500吨。

上述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤六中所述退火与矫直相结合的热处理采用三阶段热处理制度，其中第一阶段热处理制度为：将所述半成品扁方形型材在温度为820℃～850℃的退火炉中保温1h进行第一退火处理，然后出炉进行第一矫直处理，最后空冷至20℃室温；第二阶段热处理制度为：将第一阶段热处理后的半成品扁方形型材在温度为780℃～820℃的退火炉中保温4h进行第二退火处理，然后水冷至20℃室温；第三阶段热处理制度为：将第二阶段热处理后的半成品扁方形型材在温度为610℃～650℃的退火炉中保温8h进行第三退火处理，然后出炉进行第二矫直处理，最后空冷至20℃室温。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明首先将TC17钛合金铸锭进行开坯锻造，然后在始锻温度为β相变点以上10℃～30℃的条件下采用轴向反复镦粗和拔长的锻造变形方式进行第一中间锻造，且通过控制锻坯尺寸以及变形量等工艺参数，能够细化铸态组织，显著解决变形组织不均匀、锻坯易开裂等问题；

2、本发明在整体加工过程中，采取锻造方式而非传统的轧制方式，不需进行特制模具和孔型的加工，灵活性强，并且在额定压力为1700吨～2500吨的中小型锻造压力机上就可以顺利实现本发明TC17钛合金扁方形型材的高质量生产；

3、本发明在成形锻造过程中，严格控制成形锻造的始锻温度在β相变点以下10℃～30℃的温度范围内，并且每道次成形锻造的锻造比均严格控制在1.36～1.43范围内，能够有效避免TC17钛合金中因某些区域Cr、Mo元素富集而使该处材料的相变点偏低，导致型材在热加工过程中因变形热效应使该区的实际温度超过相变点温度而出现β斑点现象的发生；本发明通过控制α＋β两相区火次锻造比、始锻温度、终锻温度等参数，从而使本发明TC17钛合金扁方形型材的组织形貌和力学性能得到有效控制；

4、本发明在TC17钛合金铸锭的制备阶段严格控制Sn、Cr、Si、O、Mo及Fe的含量，其中Mo、Cr元素的添加以Al-60Mo、Al-Cr中间合金的形式配入,可有效地避免在某些区域Mo、Cr元素富集，防止TC17钛合金扁方形型材在热处理过程中出现β斑点；此外，低熔点Sn元素也通过中间合金Ti-Sn的方式添加，能够有效防止Sn元素偏析的形成；

5、本发明在锻造过程中，采用将锻件由方形锻至圆形，再由圆形锻至扁方形的变形方法，能够大大减少变形死区，提高锻件组织均匀性，有效防止扁方形型材角裂等缺陷产生，能够显著提高产品成材率；

6、本发明将成品的退火处理与型材矫直相结合进行，使得工艺简单、便捷，可操作性强，适合工业化大规模生产；

7、采取本发明方法制备的TC17钛合金扁方形型材，在室温（20℃）条件下的拉伸强度≥1206MPa，屈服强度≥1162MPa，延伸率≥12%，断面收缩率≥33%；在高温（370℃）条件下的拉伸强度≥930MPa；持久性能合格；热稳定性能合格；超声波探伤满足国家标准GB5193-85“钛及钛合金加工产品超声波探伤方法”中A级要求。

8、本发明技术方案完整，工艺可控性强，产品的批次稳定性高，成材率与传统制备工艺相比可提高5%～7%。

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

实施例1

本实施例TC17钛合金扁方形型材的制备方法包括以下步骤：

步骤一、切除TC17钛合金铸锭的冒口和锭底，并去除TC17钛合金铸锭的表面缺陷；所述TC17钛合金铸锭由TC17钛合金自耗电极经3次真空自耗电弧熔炼得到，所述TC17钛合金铸锭的截面为直径为640mm的圆形；所述TC17钛合金铸锭中铝的质量百分含量为4.5%，锡的质量百分含量为1.5%，锆的质量百分含量为1.5%，钼的质量百分含量为3.5%，铬的质量百分含量为3.8%，氧的质量百分含量为0.08%，铁的质量百分含量为0.15%，余量为钛和不可避免的杂质；其中锡以Ti-Sn中间合金的形式配入，钼以Al-60Mo中间合金的形式配入，铬以Al-Cr中间合金的形式配入；

步骤二、采用额定压力为1700吨的锻造压力机将步骤一中去除表面缺陷后的TC17钛合金铸锭进行开坯锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到初级锻坯；所述开坯锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次开坯锻造的始锻温度均为β相变点以上120℃，每火次开坯锻造的锻造比均为2.58，总锻造比为6.66；每火次开坯锻造的终锻温度均为850℃；所述初级锻坯的截面为边长为220mm的正方形；

步骤三、采用额定压力为1700吨的锻造压力机将步骤二中所述初级锻坯进行第一中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第一中间锻坯；所述第一中间锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分3火次完成，每火次第一中间锻造的始锻温度均为β相变点以上10℃，其中第一火次第一中间锻造的锻造比为2.91，其余火次第一中间锻造的锻造比均为4.66，每火次第一中间锻造的终锻温度均为800℃；所述第一中间锻造的总锻造比为63.19；所述第一中间锻坯的截面为边长为220mm的正方形；

步骤四、采用额定压力为1700吨的锻造压力机将步骤三中所述第一中间锻坯在始锻温度为β相变点以下10℃的条件下进行一火次的第二中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第二中间锻坯；所述第二中间锻造采用轴向拔长的锻造方式，所述第二中间锻造的锻造比为1.40，所述第二中间锻造的终锻温度为800℃；所述第二中间锻造的截面为直径为210mm的圆形；

步骤五、将步骤四中所述第二中间锻坯锯切下料，然后采用额定压力为1700吨的锻造压力机将锯切下料后的中间锻坯进行成形锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到半成品扁方形型材；所述成形锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次成形锻造的始锻温度均为β相变点以下10℃；每火次成形锻造均分两道次完成，每道次成形锻造的锻造比均为1.42，每火次成形锻造的锻造比均为2.02，所述成形锻造的总锻造比为4.06；每火次成形锻造的终锻温度均为800℃；所述半成品扁方形型材的长度为850mm，宽度为132mm，厚度为65mm；

步骤六、将步骤五中所述半成品扁方形型材进行退火与矫直相结合的热处理，得到TC17钛合金扁方形型材；所述TC17钛合金扁方形型材的长度为850mm，宽度为132mm，厚度为65mm；所述退火与矫直相结合的热处理采用三阶段热处理制度，其中第一阶段热处理制度为：将所述半成品扁方形型材在温度为840℃的退火炉中保温1h进行第一退火处理，然后出炉进行第一矫直处理，最后空冷至20℃室温；第二阶段热处理制度为：将第一阶段热处理后的半成品扁方形型材在温度为800℃的退火炉中保温4h进行第二退火处理，然后水冷至20℃室温；第三阶段热处理制度为：将第二阶段热处理后的半成品扁方形型材在温度为630℃的退火炉中保温8h进行第三退火处理，然后出炉进行第二矫直处理，最后空冷至20℃室温。

本实施例制备的TC17钛合金扁方形型材，在室温（20℃）条件下的拉伸强度≥1206MPa，屈服强度≥1162MPa，延伸率≥12%，断面收缩率≥33%；在高温（370℃）条件下的拉伸强度≥930MPa；持久性能合格；热稳定性能合格；超声波探伤满足国家标准GB5193-85“钛及钛合金加工产品超声波探伤方法”中A级要求；批次稳定性高，成材率高。

实施例2

本实施例TC17钛合金扁方形型材的制备方法包括以下步骤：

步骤一、切除TC17钛合金铸锭的冒口和锭底，并去除TC17钛合金铸锭的表面缺陷；所述TC17钛合金铸锭由TC17钛合金自耗电极经3次真空自耗电弧熔炼得到，所述TC17钛合金铸锭的截面为直径为680mm的圆形；所述TC17钛合金铸锭中铝的质量百分含量为5.0%，锡的质量百分含量为2.0%，锆的质量百分含量为2.0%，钼的质量百分含量为4.0%，铬的质量百分含量为4.0%，氧的质量百分含量为0.10%，铁的质量百分含量为0.18%，余量为钛和不可避免的杂质；其中锡以Ti-Sn中间合金的形式配入，钼以Al-60Mo中间合金的形式配入，铬以Al-Cr中间合金的形式配入；

步骤二、采用额定压力为2000吨的锻造压力机将步骤一中去除表面缺陷后的TC17钛合金铸锭进行开坯锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到初级锻坯；所述开坯锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次开坯锻造的始锻温度均为β相变点以上150℃，每火次开坯锻造的锻造比均为2.56，所述开坯锻造的总锻造比为6.55；每火次开坯锻造的终锻温度均为860℃；所述初级锻坯的截面为边长为235mm的正方形；

步骤三、采用额定压力为2000吨的锻造压力机将步骤二中所述初级锻坯进行第一中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第一中间锻坯；所述第一中间锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分4火次完成，每火次第一中间锻造的始锻温度均为β相变点以上20℃，其中第一火次第一中间锻造的锻造比为2.91，其余火次第一中间锻造的锻造比均为4.66，每火次第一中间锻造的终锻温度均为810℃，所述第一中间锻造的总锻造比为294.48；所述第一中间锻坯的截面为边长为235mm的正方形；

步骤四、采用额定压力为2000吨的锻造压力机将步骤三中所述第一中间锻坯在始锻温度为β相变点以下20℃的条件下进行一火次的第二中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第二中间锻坯；所述第二中间锻造采用轴向拔长的锻造方式，所述第二中间锻造的锻造比为1.39，所述第二中间锻造的终锻温度为810℃；所述第二中间锻造的截面为直径为225mm的圆形；

步骤五、将步骤四中所述第二中间锻坯锯切下料，然后采用额定压力为2000吨的锻造压力机将锯切下料后的中间锻坯进行成形锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到半成品扁方形型材；所述成形锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次成形锻造的始锻温度均为β相变点以下20℃；每火次成形锻造均分两道次完成，每道次成形锻造的锻造比均为1.43，每火次锻造比为2.05，所述成形锻造的总锻造比为4.18；每火次成形锻造的终锻温度均为810℃；所述半成品扁方形型材的长度为1080mm，宽度为132mm，厚度为72mm；

步骤六、将步骤五中所述半成品扁方形型材进行退火与矫直相结合的热处理，得到TC17钛合金扁方形型材；所述TC17钛合金扁方形型材的长度为1080mm，宽度为132mm，厚度为72mm；所述退火与矫直相结合的热处理采用三阶段热处理制度，其中第一阶段热处理制度为：将所述半成品扁方形型材在温度为820℃的退火炉中保温1h进行第一退火处理，然后出炉进行第一矫直处理，最后空冷至20℃室温；第二阶段热处理制度为：将第一阶段热处理后的半成品扁方形型材在温度为780℃的退火炉中保温4h进行第二退火处理，然后水冷至20℃室温；第三阶段热处理制度为：将第二阶段热处理后的半成品扁方形型材在温度为610℃的退火炉中保温8h进行第三退火处理，然后出炉进行第二矫直处理，最后空冷至20℃室温。

本实施例制备的TC17钛合金扁方形型材，在室温（20℃）条件下的拉伸强度≥1206MPa，屈服强度≥1162MPa，延伸率≥12%，断面收缩率≥33%；在高温（370℃）条件下的拉伸强度≥930MPa；持久性能合格；热稳定性能合格；超声波探伤满足国家标准GB5193-85“钛及钛合金加工产品超声波探伤方法”中A级要求；批次稳定性高，成材率高。

实施例3

本实施例TC17钛合金扁方形型材的制备方法包括以下步骤：

步骤一、切除TC17钛合金铸锭的冒口和锭底，并去除TC17钛合金铸锭的表面缺陷；所述TC17钛合金铸锭由TC17钛合金自耗电极经3次真空自耗电弧熔炼得到，所述TC17钛合金铸锭的截面为直径为720mm的圆形；所述TC17钛合金铸锭中铝的质量百分含量为5.5%，锡的质量百分含量为2.5%，锆的质量百分含量为2.5%，钼的质量百分含量为4.5%，铬的质量百分含量为4.2%，氧的质量百分含量为0.12%，铁的质量百分含量为0.20%，余量为钛和不可避免的杂质；其中锡以Ti-Sn中间合金的形式配入，钼以Al-60Mo中间合金的形式配入，铬以Al-Cr中间合金的形式配入；

步骤二、采用额定压力为2500吨的锻造压力机将步骤一中去除表面缺陷后的TC17钛合金铸锭进行开坯锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到初级锻坯；所述开坯锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次开坯锻造的始锻温度均为β相变点以上170℃，每火次开坯锻造的锻造比均为2.55，所述开坯锻造的总锻造比为6.50；每火次开坯锻造的终锻温度均为870℃；所述初级锻坯的截面为边长为250mm的正方形；

步骤三、采用额定压力为2500吨的锻造压力机将步骤二中所述初级锻坯进行第一中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第一中间锻坯；所述第一中间锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分5火次完成，每火次第一中间锻造的始锻温度均为β相变点以上30℃，其中第一火次第一中间坯锻造的锻造比为2.91，其余火次第一中间锻造的锻造比均为4.66，每火次第一中间锻造的终锻温度均为820℃，所述第一中间锻造的总锻造比为1372.26；所述第一中间锻坯的截面为边长为250mm的正方形；

步骤四、采用额定压力为2500吨的锻造压力机将步骤三中所述第一中间锻坯在始锻温度为β相变点以下30℃的条件下进行一火次的第二中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第二中间锻坯；所述第二中间锻造采用轴向拔长的锻造方式，所述第二中间锻造的锻造比为1.38，所述第二中间锻造的终锻温度为820℃；所述第二中间锻造的截面为直径为240mm的圆形；

步骤五、将步骤四中所述第二中间锻坯锯切下料，然后采用额定压力为2500吨的锻造压力机将锯切下料后的中间锻坯进行成形锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到半成品扁方形型材；所述成形锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次成形锻造的始锻温度均为β相变点以下30℃；每火次成形锻造均分2道次完成，每道次成形锻造的锻造比均为1.41，每火次成形锻造的锻造比均为1.99，所述成形锻造的总锻造比为3.98；每火次成形锻造的终锻温度均为820℃；所述半成品扁方形型材的长度为1225mm，宽度为132mm，厚度为86mm；

步骤六、将步骤五中所述半成品扁方形型材进行退火与矫直相结合的热处理，得到TC17钛合金扁方形型材；所述TC17钛合金扁方形型材的长度为1225mm，宽度为132mm，厚度为86mm；所述退火与矫直相结合的热处理采用三阶段热处理制度，其中第一阶段热处理制度为：将所述半成品扁方形型材在温度为850℃的退火炉中保温1h进行第一退火处理，然后出炉进行第一矫直处理，最后空冷至20℃室温；第二阶段热处理制度为：将第一阶段热处理后的半成品扁方形型材在温度为820℃的退火炉中保温4h进行第二退火处理，然后水冷至20℃室温；第三阶段热处理制度为：将第二阶段热处理后的半成品扁方形型材在温度为650℃的退火炉中保温8h进行第三退火处理，然后出炉进行第二矫直处理，最后空冷至20℃室温。

本实施例制备的TC17钛合金扁方形型材，在室温（20℃）条件下的拉伸强度≥1206MPa，屈服强度≥1162MPa，延伸率≥12%，断面收缩率≥33%；在高温（370℃）条件下的拉伸强度≥930MPa；持久性能合格；热稳定性能合格；超声波探伤满足国家标准GB5193-85“钛及钛合金加工产品超声波探伤方法”中A级要求；批次稳定性高，成材率高。

实施例4

本实施例TC17钛合金扁方形型材的制备方法包括以下步骤：

步骤一、切除TC17钛合金铸锭的冒口和锭底，并去除TC17钛合金铸锭的表面缺陷；所述TC17钛合金铸锭由TC17钛合金自耗电极经3次真空自耗电弧熔炼得到，所述TC17钛合金铸锭的截面为直径为720mm的圆形；所述TC17钛合金铸锭中铝的质量百分含量为5.5%，锡的质量百分含量为2.5%，锆的质量百分含量为2.5%，钼的质量百分含量为4.5%，铬的质量百分含量为4.2%，氧的质量百分含量为0.12%，铁的质量百分含量为0.20%，余量为钛和不可避免的杂质；其中锡以Ti-Sn中间合金的形式配入，钼以Al-60Mo中间合金的形式配入，铬以Al-Cr中间合金的形式配入；

步骤二、采用额定压力为2500吨的锻造压力机将步骤一中去除表面缺陷后的TC17钛合金铸锭进行开坯锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到初级锻坯；所述开坯锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次开坯锻造的始锻温度均为β相变点以上170℃，每火次开坯锻造的锻造比均为2.55，所述开坯锻造的总锻造比为6.50；每火次开坯锻造的终锻温度均为880℃；所述初级锻坯的截面为边长为250mm的正方形；

步骤三、采用额定压力为2500吨的锻造压力机将步骤二中所述初级锻坯进行第一中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第一中间锻坯；所述第一中间锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分5火次完成，每火次第一中间锻造的始锻温度均为β相变点以上30℃，其中第一火次第一中间锻造的锻造比为2.91，其余火次第一中间锻造的锻造比均为4.66，每火次第一中间锻造的终锻温度均为830℃，所述第一中间锻造的总锻造比为1372.26；所述第一中间锻坯的截面为边长为250mm的正方形；

步骤四、采用额定压力为2500吨的锻造压力机将步骤三中所述第一中间锻坯在始锻温度为β相变点以下30℃的条件下进行一火次的第二中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第二中间锻坯；所述第二中间锻造采用轴向拔长的锻造方式，所述第二中间锻造的锻造比为1.38，所述第二中间锻造的终锻温度为830℃；所述第二中间锻造的截面为直径为240mm的圆形；

步骤五、将步骤四中所述第二中间锻坯锯切下料，然后采用额定压力为2500吨的锻造压力机将锯切下料后的中间锻坯进行成形锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到半成品扁方形型材；所述成形锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次成形锻造的始锻温度均为β相变点以下30℃；每火次成形锻造均分2道次完成，每道次成形锻造的锻造比均为1.36，每火次成形锻造的锻造比均为1.85，所述成形锻造的总锻造比为3.42；每火次成形锻造的终锻温度均为830℃；所述半成品扁方形型材的长度为1600mm，宽度为132mm，厚度为100mm；

步骤六、将步骤五中所述半成品扁方形型材进行退火与矫直相结合的热处理，得到TC17钛合金扁方形型材；所述TC17钛合金扁方形型材的长度为1600mm，宽度为132mm，厚度为100mm；所述退火与矫直相结合的热处理采用三阶段热处理制度，其中第一阶段热处理制度为：将所述半成品扁方形型材在温度为830℃的退火炉中保温1h进行第一退火处理，然后出炉进行第一矫直处理，最后空冷至20℃室温；第二阶段热处理制度为：将第一阶段热处理后的半成品扁方形型材在温度为790℃的退火炉中保温4h进行第二退火处理，然后水冷至20℃室温；第三阶段热处理制度为：将第二阶段热处理后的半成品扁方形型材在温度为610℃的退火炉中保温8h进行第三退火处理，然后出炉进行第二矫直处理，最后空冷至20℃室温。

本实施例制备的TC17钛合金扁方形型材，在室温（20℃）条件下的拉伸强度≥1206MPa，屈服强度≥1162MPa，延伸率≥12%，断面收缩率≥33%；在高温（370℃）条件下的拉伸强度≥930MPa；持久性能合格；热稳定性能合格；超声波探伤满足国家标准GB5193-85“钛及钛合金加工产品超声波探伤方法”中A级要求；批次稳定性高，成材率高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。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、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、切除TC17钛合金铸锭的冒口和锭底，并去除TC17钛合金铸锭的表面缺陷；所述TC17钛合金铸锭的截面为直径为640mm～720mm的圆形；

步骤二、采用锻造压力机将步骤一中去除表面缺陷后的TC17钛合金铸锭进行开坯锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到初级锻坯；所述开坯锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次开坯锻造的始锻温度均为β相变点以上120℃～170℃，所述初级锻坯的截面为边长为220mm～250mm的正方形；

步骤三、采用锻造压力机将步骤二中所述初级锻坯进行第一中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第一中间锻坯；所述第一中间锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分3～5火次完成，每火次第一中间锻造的始锻温度均为β相变点以上10℃～30℃，所述第一中间锻坯的截面为边长为220mm～250mm的正方形；

步骤四、采用锻造压力机将步骤三中所述第一中间锻坯在始锻温度为β相变点以下10℃～30℃的条件下进行一火次的第二中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第二中间锻坯；所述第二中间锻造采用轴向拔长的锻造方式，所述第二中间锻造的截面为直径为210mm～240mm的圆形；

步骤五、将步骤四中所述第二中间锻坯锯切下料，然后采用锻造压力机将锯切下料后的第二中间锻坯进行成形锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到半成品扁方形型材；所述成形锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次成形锻造的始锻温度均为β相变点以下10℃～30℃；所述半成品扁方形型材的长度为850mm～1600mm，宽度为132mm，厚度为65mm～100mm；

步骤六、将步骤五中所述半成品扁方形型材进行退火与矫直相结合的热处理，得到TC17钛合金扁方形型材；所述TC17钛合金扁方形型材的长度为850mm～1600mm，宽度为132mm，厚度为65mm～100mm。

2.根据权利要求1所述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述TC17钛合金铸锭由TC17钛合金自耗电极经3次真空自耗电弧熔炼得到，所述TC17钛合金铸锭中铝的质量百分含量为4.5％～5.5％，锡的质量百分含量为1.5％～2.5％，锆的质量百分含量为1.5％～2.5％，钼的质量百分含量为3.5％～4.5％，铬的质量百分含量为3.8％～4.2％，氧的质量百分含量为0.08％～0.12％，铁的质量百分含量为0.15％～0.20％，余量为钛和不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，所述锡以Ti-Sn中间合金的形式配入，所述钼以Al-60Mo中间合金的形式配入，所述铬以Al-Cr中间合金的形式配入。

4.根据权利要求1所述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤二中每火次开坯锻造的锻造比均为2.55～2.58，每火次开坯锻造的终锻温度均不低于850℃。

5.根据权利要求1所述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤三中第一火次第一中间锻造的锻造比为2.91，其余火次第一中间锻造的锻造比为4.66，每火次第一中间锻造的终锻温度均不低于800℃。

6.根据权利要求1所述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述第二中间锻造的锻造比为1.38～1.40，所述第二中间锻造的终锻温度不低于800℃。

7.根据权利要求1所述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤五中每火次成形锻造均分两道次完成，每道次成形锻造的锻造比均为1.36～1.43，每火次成形锻造的终锻温度均不低于800℃。

8.根据权利要求1所述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤二至步骤五中所述锻造压力机的额定压力均为1700吨～2500吨。

9.根据权利要求1所述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤六中所述退火与矫直相结合的热处理采用三阶段热处理制度，其中第一阶段热处理制度为：将所述半成品扁方形型材在温度为820℃～850℃的退火炉中保温1h进行第一退火处理，然后出炉进行第一矫直处理，最后空冷至20℃室温；第二阶段热处理制度为：将第一阶段热处理后的半成品扁方形型材在温度为780℃～820℃的退火炉中保温4h进行第二退火处理，然后水冷至20℃室温；第三阶段热处理制度为：将第二阶段热处理后的半成品扁方形型材在温度为610℃～650℃的退火炉中保温8h进行第三退火处理，然后出炉进行第二矫直处理，最后空冷至20℃室温。