CN104988443A - 钛合金板坯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛合金板坯的制备方法。该方法包括如下步骤：提供一钛合金铸锭和真空自耗电弧炉，将所述钛合金铸锭在真空自耗电弧炉进行熔炼；依次形成待开坯铸锭、初级锻坯、待锻造锻坯，在β相变点以下对所述待锻造锻坯进行加热后，并将所述待锻造锻坯沿轴向平面旋转90°在快锻机上通过横向延展变形锻造形成待锻造板坯；在β相变点以下对所述待锻造板坯进行加热后，并将所述待锻造板坯沿轴向平面旋转90°在快锻机上通过纵向延展变形锻造形成成品板坯。采用本方法生产的大规格高性能钛合金板坯，与传统的小规格板坯锻造技术比较，坯料的单重及宽度大幅提高，组织均匀性好，可满足高性能厚板材的轧制要求。
Description
技术领域
本发明涉及钛及钛合金加工领域，尤其涉及一种中强钛合金超宽幅高性能厚板坯的制备方法。
背景技术
TC4 ELI钛合金已在航空、航天、舰船等领域得到了广泛应用。目前，工业化生产的TC4 ELI钛合金板材所使用的板坯，大多只在单相区开坯或在两相区有部分变形，之后在两相区进行多火次轧制，生产成板材。板坯的锻造方法仅采用简单的轴向拔长的锻造方式进行生产，其目的仅在于初步破碎铸态组织。
现有技术生产板坯的工艺，是将铸锭加热后采用轴向拔长的方式进行锻造，由于目前国内所生产的最大规格铸锭直径为Ф1000mm，受铸锭规格的限制，所生产的板坯宽度受限，所能生产的板坯宽度不大于1200mm,制约成品板材的最大生产宽度。
并且现有生产方法对板坯的组织状态要求较低，生产过程中不进行两相区变形，或者仅在两相区有少量变形，其变形量不大于50%。造成原始β晶界破碎不充分，板坯组织不均匀。不能满足厚度大于70mm的高品质厚板材的轧制要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种钛合金板坯的制备方法，包括如下步骤：
提供一钛合金铸锭和真空自耗电弧炉，将所述钛合金铸锭在真空自耗电弧炉进行熔炼；
去除熔炼后的所述钛合金铸锭表面缺陷，同时切除所述钛合金铸锭冒口和锭底，形成待开坯铸锭；
在所述待开坯铸锭表面涂抹防氧化层后，再将其放入天然气炉加热后，在快锻机上通过镦拔变形锻造形成初级锻坯；
在β相变点以上对所述初级锻坯进行加热后，在快锻机上通过镦拔变形锻造形成待锻造锻坯；
在β相变点以下对所述待锻造锻坯进行加热后，并将所述待锻造锻坯沿轴向平面旋转90°在快锻机上通过横向延展变形锻造形成待锻造板坯；
在β相变点以下对所述待锻造板坯进行加热后，并将所述待锻造板坯沿轴向平面旋转90°在快锻机上通过纵向延展变形锻造形成成品板坯。
在本发明的一种较佳实施例中，所述钛合金铸锭为TC4 ELI钛合金铸锭。
在本发明的一种较佳实施例中，所述初级锻坯锻造工艺为：
在天然气炉内温度达到800～850℃时后将待开坯铸锭装炉；
在炉内保温2～4小时，升温到1100～1150℃，保温3～4小时后，出炉在快锻机上进行1～2火次镦拔变形，形成初级锻坯，锻比控制在5.0～7.8；
所述待锻造锻坯锻造工艺为：将初级锻坯在电阻炉中在β相变点以上50～80℃加热后，在快锻机上进行2～3火次的锻造；形成待锻造锻坯，锻比控制在5.0～7.8。
所述待锻造板坯锻造工艺为：将待锻造锻坯在电阻炉中在β相变点以下20～50℃加热后，在快锻机上进行1～2火次初次锻造；形成待锻造板坯，锻比控制在2.0～2.5。
所述成品板坯锻造工艺为：将待锻造板坯在电阻炉中在β相变点以下20～50℃加热后，在快锻机上进行1～2火次锻造；形成成品板坯，锻比控制在2.0～2.5。
在本发明的一种较佳实施例中，所述钛合金铸锭在真空自耗电弧炉进行三次熔炼。
在本发明的一种较佳实施例中，所述防氧化层为TB1200电子硅胶，并加入5～15%的粘结剂NJ-1，且涂抹厚度控制在0.2～0.5㎜。
相较于现有技术，本发明提供的钛合金板坯的制备方法具有以下优点：
1、通过三次真空自耗电弧炉熔炼，能够使铸锭成分更均匀，偏析小，内部缺陷少。
2、切除冒口和锭底，去除铸锭表面的缺陷，提前排除铸锭熔炼缺陷对后续生产的影响。
3、开坯阶段在天然气炉进行加热，节约了加工成本。
4、开坯加热前，给铸锭涂抹特殊的防氧化涂层，防止在天然气炉中加热时造成的气体污染。
5、本发明增加单相区和α+β两相区的镦拔变形，增加变形量，充分破碎铸态组织和原始β晶粒，为板材轧制提供组织更均匀的组织状态。
6、可大幅提高锻造板坯的宽度。同时大大增加了横向变形，使板坯不同方向组织一致性得到提高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开一种钛合金板坯的制备方法，包括如下步骤：
提供一钛合金铸锭和真空自耗电弧炉，将所述钛合金铸锭在真空自耗电弧炉进行熔炼；
去除熔炼后的所述钛合金铸锭表面缺陷，同时切除所述钛合金铸锭冒口和锭底，形成待开坯铸锭；
在所述待开坯铸锭表面涂抹防氧化层后，再将其放入天然气炉加热后，在快锻机上通过镦拔变形锻造形成初级锻坯；
在β相变点以上对所述初级锻坯进行加热后，在快锻机上通过镦拔变形锻造形成待锻造锻坯；
在β相变点以下对所述待锻造锻坯进行加热后，并将所述待锻造锻坯沿轴向平面旋转90°在快锻机上通过横向延展变形锻造形成待锻造板坯；
在β相变点以下对所述待锻造板坯进行加热后，并将所述待锻造板坯沿轴向平面旋转90°在快锻机上通过纵向延展变形锻造形成成品板坯。
在本实施例中，所述钛合金铸锭为TC4 ELI钛合金铸锭。
所述初级锻坯锻造工艺为：
在天然气炉内温度达到800～850℃时后将待开坯铸锭装炉；
在炉内保温2～4小时，升温到1100～1150℃，保温3～4小时后，出炉在快锻机上进行1～2火次镦拔变形，形成初级锻坯，锻比控制在5.0～7.8；
所述待锻造锻坯锻造工艺为：
将初级锻坯在电阻炉中在β相变点以上50～80℃加热后，在快锻机上进行2～3火次的锻造；形成待锻造锻坯，锻比控制在5.0～7.8。
所述待锻造板坯锻造工艺为：
将待锻造锻坯在电阻炉中在β相变点以下20～50℃加热后，在快锻机上进行1～2火次初次锻造；形成待锻造板坯，锻比控制在2.0～2.5。
所述成品板坯锻造工艺为：
将待锻造板坯在电阻炉中在β相变点以下20～50℃加热后，在快锻机上进行1～2火次锻造；形成成品板坯，锻比控制在2.0～2.5。
在本实施例中，所述钛合金铸锭在真空自耗电弧炉进行三次熔炼，所述防氧化层为TB1200电子硅胶，并加入5～15%的粘结剂NJ-1，且涂抹厚度控制在0.2～0.5㎜。
采用本方法生产的大规格高性能钛合金板坯，与传统的小规格板坯锻造技术比较，坯料的单重及宽度大幅提高，可达1.5吨以上。板坯宽度可达1800mm以上；与现有的其他大规格板坯锻造方法相比，该方法生产的板坯其组织为典型的两相区加工组织，组织均匀性好，初生α含量约为35～60%，α相球化效果好。不同方向组织差异小。可满足厚度大于70mm，宽度大于1500mm的高性能厚板材的轧制要求。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种钛合金板坯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一钛合金铸锭和真空自耗电弧炉，将所述钛合金铸锭在真空自耗电弧炉进行熔炼；
去除熔炼后的所述钛合金铸锭表面缺陷，同时切除所述钛合金铸锭冒口和锭底，形成待开坯铸锭；
在所述待开坯铸锭表面涂抹防氧化层后，再将其放入天然气炉加热后，在快锻机上通过镦拔变形锻造形成初级锻坯；
在β相变点以上对所述初级锻坯进行加热后，在快锻机上通过镦拔变形锻造形成待锻造锻坯；
在β相变点以下对所述待锻造锻坯进行加热后，并将所述待锻造锻坯沿轴向平面旋转90°在快锻机上通过横向延展变形锻造形成待锻造板坯；
在β相变点以下对所述待锻造板坯进行加热后，并将所述待锻造板坯沿轴向平面旋转90°在快锻机上通过纵向延展变形锻造形成成品板坯。
2.根据权利要求1所述的钛合金板坯的制备方法，其特征在于，所述钛合金铸锭为TC4 ELI钛合金铸锭。
3.根据权利要求2所述的钛合金板坯的制备方法，其特征在于，所述初级锻坯锻造工艺为：
在天然气炉内温度达到800～850℃时后将待开坯铸锭装炉；
在炉内保温2～4小时，升温到1100～1150℃，保温3～4小时后，出炉在快锻机上进行1～2火次镦拔变形，形成初级锻坯，锻比控制在5.0～7.8；
所述待锻造锻坯锻造工艺为：
将初级锻坯在电阻炉中在β相变点以上50～80℃加热后，在快锻机上进行2～3火次的锻造；形成待锻造锻坯，锻比控制在5.0～7.8；
所述待锻造板坯锻造工艺为：
将待锻造锻坯在电阻炉中在β相变点以下20～50℃加热后，在快锻机上进行1～2火次初次锻造；形成待锻造板坯，锻比控制在2.0～2.5；
所述成品板坯锻造工艺为：
将待锻造板坯在电阻炉中在β相变点以下20～50℃加热后，在快锻机上进行1～2火次锻造；形成成品板坯，锻比控制在2.0～2.5。
4.根据权利要求1或2或3所述的钛合金板坯的制备方法，其特征在于，所述钛合金铸锭在真空自耗电弧炉进行三次熔炼。
5.根据权利要求4所述的钛合金板坯的制备方法，其特征在于，所述防氧化层为TB1200电子硅胶，并加入5～15%的粘结剂NJ-1，且涂抹厚度控制在0.2～0.5㎜。
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