CN111286686A - 一种tc4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法 - Google Patents

一种tc4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111286686A
CN111286686A CN202010272116.6A CN202010272116A CN111286686A CN 111286686 A CN111286686 A CN 111286686A CN 202010272116 A CN202010272116 A CN 202010272116A CN 111286686 A CN111286686 A CN 111286686A
Authority
CN
China
Prior art keywords
forging
titanium alloy
bar
temperature
primary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010272116.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111286686B (zh
Inventor
侯智敏
王兴
杨健
吴晓东
张智
康聪
李维
杨佩
李进元
任利娜
欧阳文博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WESTERN TITANIUM TECHNOLOGIES CO LTD
Original Assignee
WESTERN TITANIUM TECHNOLOGIES CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WESTERN TITANIUM TECHNOLOGIES CO LTD filed Critical WESTERN TITANIUM TECHNOLOGIES CO LTD
Priority to CN202010272116.6A priority Critical patent/CN111286686B/zh
Publication of CN111286686A publication Critical patent/CN111286686A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111286686B publication Critical patent/CN111286686B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/02—Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough
    • B21J1/025—Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough affecting grain orientation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明公开了一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，该方法包括以下步骤：一、采用大吨位压机对TC4钛合金铸锭进行开坯锻造，空冷后得到初级锻坯；二、采用大吨位压机对初级锻坯进行镦拔锻造，快冷至室温得到中间锻坯；三、采用大吨位精锻机对中间锻坯进行一火次径向锻造，得到成品径向锻造棒材；四、对成品径向锻造棒材进行退火热处理，得到具有细晶组织的大规格TC4钛合金棒材。本发明采用“大吨位压力机热锻制坯+大吨位精锻机径向成型”的工艺，使得晶粒充分破碎细化，提高了晶粒细化效率，显著减少了锻造火次，缩短了制备流程，降低了生产成本，提高了TC4钛合金棒材的成材率。

Description

一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法
技术领域
本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法。
背景技术
钛合金具有低密度、高比强度、耐腐蚀、耐高温等优良的特性，是一种理想的结构材料，对国防高技术、武器装备和民用行业的发展具有极其重要的作用。TC4钛合金具有成分简单、可加工性好、比强度高、强韧性匹配良好、可在400℃长时间使用等一系优良的特性，是目前应用最广泛的一种结构用钛合金。钛合金制备的航空发动机用叶片、燃气轮机用叶片，与钢制叶片相比，减重效果明显，可显著提高航空发动机或燃气轮机的功耗效率，提高能源利用率。作为高速旋转件，对上述TC4叶片的组织性能一致性，疲劳性能、特别是高周疲劳性能提出的极高的要求。由于等轴组织，特别是细小等轴组织具有良好强塑性匹配及最优的高周疲劳性能，因此，对模锻叶片的TC4钛合金棒材提出极为严苛的要求，要求初生等轴α相晶粒度评级不低于GB/T 6394的8级(≤22.5μm)。随着航空工业及燃气轮机工业的发展，要求制备出直径φ≥200mm的大规格细小等轴棒材。为制备出满足上述技术要求的高品质TC4钛合金棒材，常规的热锻造成型工艺为：β区2～4火次开坯锻造，α-β区3～7火次改锻，α-β区2火次成型；双倍尺或单倍尺生产。上述常规工艺，总加工火次一般不少于10火，生产周期长，打磨损耗量大，且棒材端部需要进行切头处理，去除变形组织不均匀区，即使采用双倍尺生产，每根棒材也需要切除1.5根料头，成材率低，生产成本居高不下。
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TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法。该方法采用“大吨位压力机热锻制坯+大吨位精锻机径向成型”的工艺，保证锻透性的同时使得晶粒充分破碎细化，提高了晶粒细化效率，显著减少了锻造火次，缩短了制备流程，降低了生产成本，提高了TC4钛合金棒材的成材率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、采用大吨位压机对TC4钛合金铸锭在始锻温度为1000℃～1150℃的条件下进行2～3火次的开坯锻造，每火次开坯锻造的总锻造比均不小于6.0，且终锻温度不低于900℃，空冷后得到初级锻坯；
步骤二、采用大吨位压机对步骤一中得到的初级锻坯在始锻温度为(Tβ-30℃)～(Tβ-15℃)的条件下进行3～5火次的镦拔锻造，每火次镦拔锻造的总锻造比均为5.6～10.8，且终锻温度不低于700℃，快冷至室温得到中间锻坯；所述Tβ为TC4钛合金的β相转变温度，Tβ的单位为℃；
步骤三、采用大吨位精锻机对步骤二中得到的中间锻坯在始锻温度为(Tβ-60℃)～(Tβ-30℃)的条件下进行一火次径向锻造，得到成品径向锻造棒材；
步骤四、对步骤三中得到的成品径向锻造棒材进行退火热处理，得到TC4钛合金棒材；所述退火热处理的具体过程为：将成品径向锻造棒材在温度为700℃～800℃的条件下保温1h～4h后空冷；所述TC4钛合金棒材的截面直径为200mm～300mm，长度为5000mm～8000mm，TC4钛合金棒材中初生等轴α相晶粒度评级不低于GB/T 6394-2017金属平均晶粒度测定方法中8级的要求。
本发明首先采用大吨位压机对TC4钛合金铸锭进行开坯锻造，由于大吨位压机适用的锻坯的重量较大，而为了避免折叠等不良现象的发生，锻坯的高径比不超过2.5，因此采用大吨位压机进行大变形量的开坯锻造，高效地破碎了TC4钛合金铸锭组织中的原始β晶粒，在保证锻透性的同时无需对TC4钛合金铸锭进行分切下料，显著减少了打磨损耗，有利于提高产品TC4钛合金棒材的成材率及生产效率。
然后，本发明采用大吨位压机对初级锻坯在靠近α-β相区顶部的(Tβ-30℃)～(Tβ-15℃)温度条件下依次进行近β改锻和锻后快冷，得到中间锻坯，通过近β改锻有效破碎了初生条状α相，破碎的条状α相动态再结晶球化成α球，由于在α-β相区顶部的温度下破碎变形，α相含量相对较低，再结晶α球在热加工过程中的进一步长大受到抑制，保持为细小等轴α球，有利于形成细晶组织；而锻后快冷在中间锻坯中引入大量空位，为后续火次的加热保温过程中的静态再结晶提供能量，显著提高了单火次的晶粒细化效率。另外，由于初级锻坯的重量较大，热加工过程中温降较慢，且变形热可以有效补温，中间锻坯制备过程中变形温度相对恒定或略有降低，工艺稳定性良好，但这也导致了中间锻坯的冷却速度较慢，导致显微组织在冷却过程中长大，无法得到细等轴组织，因此，采用锻后快冷有效抑制了显微组织在冷却过程中的长大，进一步保证了细等轴组织的生成。采用“大吨位近β锻+锻后快冷”的工艺，得到了由细小等轴组织、针状次生α相及β基体组成的中间锻坯。
最后，本发明采用大吨位精锻机，在靠近α-β相区中部的(Tβ-60℃)～(Tβ-30℃)温度条件下进行一火次径向锻造，采用大吨位精锻机在保证良好锻透性的同时，提高了棒材周向加工精度，显著提高了成材率及生产效率；在该一火次径向锻造过程中，中间锻坯中的针状次生α相迅速长大，形成大量高长宽比的层状α相细片，并破碎、球化，然后在锻后的冷却过程中进一步球化、长大，由于层状α相细片的厚度相对较小，其破碎、球化后得到的等轴α球尺寸细小，从而得到细等轴组织的TC4钛合金棒材。该一火次径向锻造工艺显著提高了生产效率。另外，由于经一火次径向锻造后得到的成品径向锻造棒材直径显著减小，锻后冷却速率对等轴α相尺寸影响相对较小，故不对一火次径向锻造后的冷却方式进行限定，通常采用空冷，也可以采用水冷进行快冷，水冷引入的内应力通过后续的退火热处理消除，但水冷会导致成品径向锻造棒材表面形成氧化皮硬壳，需要采用机械加工工艺去除。采用大吨位精锻机进行径向锻造实现了多倍尺成型，只需切除一次径向锻造后的中间锻坯端部的两个变形死区，从而减少了切头量，提高了成材率。
上述的一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，步骤一中所述TC4钛合金铸锭为截面直径为640mm～820mm的圆柱形铸锭。选用该大规格的TC4钛合金铸锭，进一步降低了开坯锻造过程中作为锻坯的TC4钛合金铸锭的高径比，保证了开坯锻造的顺利进行。
上述的一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，步骤一中所述开坯锻造的过程中将TC4钛合金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65％。选用大变形量的开坯锻造，有利于高效细化晶粒。
上述的一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，步骤二中所述镦拔锻造的过程中将初级锻坯反复镦粗和拔长3～5次，每次镦粗和拔长的累积变形量为60％～100％。由于初级锻坯的镦拔锻造的变形温度在相变点以下，容易导致开裂现象的发生，通过控制每次镦粗和拔长的累积变形量，既保证了高效细化组织，缩短工艺流程，又避免了累积变形量过大导致的变形开裂、造成打磨耗损比增大，进一步降低了制备成本。
上述的一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，步骤二中所述镦拔锻造的过程中将初级锻坯反复镦粗和拔长后，采用水淬的方式进行快速冷却。该优选的冷却方式提高了冷却速度，抑制了镦拔锻造后显微组织的长大，有利于得到细小等轴组织。
上述的一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，步骤一中每火次所述开坯锻造后均对TC4钛合金铸锭进行表面修磨处理，步骤二中每火次所述镦拔锻造后均对初级锻坯进行表面修磨处理。
上述的一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，步骤三中所述一火次径向锻造的锻造比为2.4～4.5。该优选的锻造比实现了大变形量的一火次径向锻造，提高了组织破碎及晶粒细化效率，从而提高锻造效率，有利于实现了一火次径向锻造，且成型精度高。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用“大吨位压力机热锻制坯+大吨位精锻机径向成型”的工艺，提高了晶粒细化效率，显著减少了锻造火次，缩短了制备流程，降低了生产成本，且锻造火次减少的同时，打磨次数相应减少，提高了TC4钛合金棒材的成材率。
2、本发明通过近β改锻和锻后快冷，有效破碎了TC4钛合金铸锭中的初生条状α相，使其转化为细小等轴α球并形成细晶组织，解决了大规格坯料锻后空冷速率过慢导致的初生α相过度长大问题，又引入大量空位，为后续火次的加热保温过程中的静态再结晶提供能量，显著提高了单火次的晶粒细化效率，得到由细小等轴组织、针状次生α相及β基体组成的中间锻坯，为后续的细等轴组织棒材制备奠定坚实的基础。
3、本发明采用大吨位压机和精锻机进行锻造，在保证锻透性的前提下进行多倍尺成型，有效减少了整体TC4钛合金棒材的端部切除量，且径向锻造周向精度高，机械加工量较小，生产效率及成材率得到进一步提高。
4、本发明制备得到的TC4钛合金棒材的截面直径为200mm～300mm，长度为5000mm～8000mm，TC4钛合金棒材中初生等轴α相晶粒度评级不低于GB/T 6394-2017金属平均晶粒度测定方法的8级要求，满足了实际使用需求。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的TC4钛合金棒材的显微组织图。
图2为本发明实施例2制备的TC4钛合金棒材的显微组织图。
图3为本发明实施例3制备的TC4钛合金棒材的显微组织图。
图4为本发明对比例1制备的TC4钛合金棒材的显微组织图。
具体实施方式
实施例1～实施例3中采用的大吨位压机均为4500t压机，采用的大吨位精锻机均为2000t精锻机。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将规格为Ф720mm×550mm(截面直径×长度)的圆柱形8TC4钛合金铸锭扒皮至规格为Ф690mm×550mm(截面直径×长度)后进行2火次的开坯锻造，其中，第1火次开坯锻造的始锻温度为1150℃，终锻温度为930℃，总锻造比为8.4，锻后空冷，第2火次开坯锻造的始锻温度为1070℃，终锻温度为930℃，总锻造比为10.8，锻后空冷，并且每火次开坯锻造后均对TC4钛合金铸锭进行表面修磨处理，得到初级锻坯；
步骤二、将步骤一中得到的初级锻坯在始锻温度为(Tβ-15℃)的条件下进行4火次的镦拔锻造，其中，每火次镦拔锻造的总锻造比均为8.0，终锻温度为730℃，并且每火次镦拔锻造后均对初级锻坯进行表面修磨处理，锻后水冷至室温得到规格为Ф350mm×2130mm(截面直径×长度)的中间锻坯；所述Tβ为TC4钛合金的β相转变温度，Tβ的单位为℃；
步骤三、将步骤二中得到的中间锻坯在始锻温度为(Tβ-30℃)的条件下进行一火次径向锻造，锻造比为2.8，锻后空冷，得到规格为Ф210mm×5910mm(截面直径×长度)的成品径向锻造棒材；所述Tβ为TC4钛合金的β相转变温度，Tβ的单位为℃；
步骤四、对步骤三中得到的成品径向锻造棒材在温度为800℃的条件下保温1h(后空冷，经机械加工去氧化皮并锯切后，得到5根规格为Ф200mm×1100mm(截面直径×长度)的TC4钛合金棒材。
图1为本实施例制备的TC4钛合金棒材的显微组织图，从图1可看出，本实施例制备的TC4钛合金棒材的组织均匀，且初生等轴α相晶粒度评级符合GB/T 6394-2017金属平均晶粒度测定方法中8.5级的要求。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将规格为Ф820mm×950mm(截面直径×长度)的圆柱形TC4钛合金铸锭扒皮至规格为Ф790mm×550mm(截面直径×长度)后进行3火次的开坯锻造，其中，第1火次开坯锻造的始锻温度为1150℃，终锻温度为940℃，总锻造比为6.0，锻后空冷，第2火次开坯锻造的始锻温度为1100℃，终锻温度为920℃，总锻造比为9.6，锻后空冷，第3火次开坯锻造的始锻温度为1050℃，终锻温度为920℃，总锻造比为10.2，锻后空冷，并且每火次开坯锻造后均对TC4钛合金铸锭进行表面修磨处理，得到初级锻坯；
步骤二、将步骤一中得到的初级锻坯在始锻温度为(Tβ-30℃)的条件下进行5火次的镦拔锻造，其中，每火次镦拔锻造的总锻造比为5.6～7.2，终锻温度为720℃～740℃，并且每火次镦拔锻造后均对初级锻坯进行表面修磨处理，锻后水冷至室温得到规格为Ф410mm×2050mm(截面直径×长度)的中间锻坯；所述Tβ为TC4钛合金的β相转变温度，Tβ的单位为℃；
步骤三、将步骤二中得到的中间锻坯在始锻温度为(Tβ-60℃)的条件下进行一火次径向锻造，锻造比为2.5，锻后空冷，得到规格为Ф310mm×5200mm(截面直径×长度)的成品径向锻造棒材；所述Tβ为TC4钛合金的β相转变温度，Tβ的单位为℃；
步骤四、对步骤三中得到的成品径向锻造棒材在温度为700℃的条件下保温4h后空冷，经机械加工去氧化皮并锯切后，得到4根规格为Ф300mm×1150mm(截面直径×长度)的TC4钛合金棒材。
图2为本实施例制备的TC4钛合金棒材的显微组织图，从图2可看出，本实施例制备的TC4钛合金棒材的组织均匀，且初生等轴α相晶粒度评级符合GB/T 6394-2017金属平均晶粒度测定方法中8级的要求。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将规格为Ф640mm×550mm(截面直径×长度)的圆柱形TC4钛合金铸锭扒皮至规格为Ф609mm×550mm(截面直径×长度)后进行3火次的开坯锻造，其中，第1火次开坯锻造的始锻温度为1150℃，终锻温度为910℃，总锻造比为8.4，锻后空冷，第2火次开坯锻造和第3火次开坯锻造的始锻温度均为1070℃，终锻温度均为920℃，总锻造比均为10.2，锻后空冷，并且每火次开坯锻造后均对TC4钛合金铸锭进行表面修磨处理，得到初级锻坯；
步骤二、将步骤一中得到的初级锻坯在始锻温度为(Tβ-25℃)的条件下进行3火次的镦拔锻造，其中，每火次镦拔锻造的总锻造比均为7.2，终锻温度为710℃～740℃，并且每火次镦拔锻造后均对初级锻坯进行表面修磨处理，锻后水冷至室温得到规格为Ф510mm×1690mm(截面直径×长度)的中间锻坯；所述Tβ为TC4钛合金的β相转变温度，Tβ的单位为℃；
步骤三、将步骤二中得到的中间锻坯在始锻温度为(Tβ-50℃)的条件下进行一火次径向锻造，锻造比为4.5，锻后空冷，得到规格为Ф240mm×7630mm(截面直径×长度)的成品径向锻造棒材；所述Tβ为TC4钛合金的β相转变温度，Tβ的单位为℃；
步骤四、对步骤三中得到的成品径向锻造棒材在温度为750℃的条件下保温2h后空冷，经机械加工去氧化皮并锯切后，得到5根规格为Ф230mm×1400mm(截面直径×长度)的TC4钛合金棒材。
图3为本实施例制备的TC4钛合金棒材的显微组织图，从图3可看出，本实施例制备的TC4钛合金棒材的组织均匀，且初生等轴α相晶粒度评级符合GB/T 6394-2017金属平均晶粒度测定方法中9级的要求。
对比例1
本对比例包括以下步骤：
步骤一、将规格为Ф720mm×640mm(截面直径×长度)的圆柱形TC4钛合金铸锭扒皮至规格为Ф690mm×640mm(截面直径×长度)后进行4火次的开坯锻造，其中，第1火次开坯锻造和第2火次开坯锻造的始锻温度均为1150℃，终锻温度均为940℃，总锻造比均为8.4，锻后空冷，第3火次开坯锻造和第4火次开坯锻造的始锻温度均为1050℃，终锻温度均为910℃，总锻造比均为8.4，锻后空冷，并且每火次开坯锻造后均对TC4钛合金铸锭进行表面修磨处理，得到初级锻坯；
步骤二、将步骤一中得到的初级锻坯在始锻温度为(Tβ-30℃)的条件下进行4火次的镦拔锻造，其中，每火次镦拔锻造的总锻造比均为6.0，终锻温度为710℃，并且每火次镦拔锻造后均对初级锻坯进行表面修磨处理，锻后水冷至室温得到规格为Ф325mm×1450mm(截面直径×长度)的中间锻坯；所述Tβ为TC4钛合金的β相转变温度，Tβ的单位为℃；
步骤三、将步骤二中得到的中间锻坯在始锻温度为(Tβ-30℃)的条件下进行两火次径向锻造，锻造比均为2.4，锻后空冷，得到规格为Ф220mm×3160mm(截面直径×长度)的成品径向锻造棒材；所述Tβ为TC4钛合金的β相转变温度，Tβ的单位为℃；
步骤四、对步骤三中得到的成品径向锻造棒材在温度为750℃的条件下保温2h后空冷，经机械加工去氧化皮并锯切后，得到2根规格为Ф200mm×1100mm(截面直径×长度)的TC4钛合金棒材。
图4为本对比例制备的TC4钛合金棒材的显微组织图，从图4可看出，本实施例制备的TC4钛合金棒材的组织均匀，且初生等轴α相晶粒度评级符合GB/T 6394-2017金属平均晶粒度测定方法中9级的要求。
对本发明实施例1～实施例3及对比例1制备的TC4钛合金棒材的室温力学性能进行检测，结果如表1所示。
表1实施例1～实施例3及对比例1制备的TC4钛合金棒材的室温力学性能
Figure BDA0002443452930000101
从表1可知，本发明实施例1～实施例3及对比例1制备的TC4钛合金棒材的室温力学性能均满足技术规范的要求，且实施例1～实施例3制备的TC4钛合金棒材的室温力学性能略优于对比例1。同时，将实施例1与采用现有制备工艺的对比例1进行比较可知，对比例1的锻造总火次为10，成品TC4钛合金棒材的径向车削量约为17％，端部切除量约为总长度的11.4％，而实施例1的锻造总火次为7，成品TC4钛合金棒材的径向车削量约为9.3％，端部切除量约为总长度的5％，两者相比可知，实施例1制备的TC4钛合金棒材经车削及端部锯切后的机加成材率较对比例1提高了约14.1％，该项生产成本降低约30元/kg，锻造火次减少了3火，该项生产成本降低约12元/kg，而对比例1与实施例1制备的TC4钛合金棒材的室温力学性能均满足技术指标要求，初生等轴α相晶粒度评级不低于GB/T6394-2017金属平均晶粒度测定方法中8级的要求，说明本发明的制备方法缩短了TC4钛合金细等轴组织大规格棒材的生产周期，显著降低了生产，实现了短流程制备。
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 (7)

1.一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、采用大吨位压机对TC4钛合金铸锭在始锻温度为1000℃～1150℃的条件下进行2～3火次的开坯锻造，每火次开坯锻造的总锻造比均不小于6.0，且终锻温度不低于900℃，空冷后得到初级锻坯；
步骤二、采用大吨位压机对步骤一中得到的初级锻坯在始锻温度为(Tβ-30℃)～(Tβ-15℃)的条件下进行3～5火次的镦拔锻造，每火次镦拔锻造的总锻造比均为5.6～10.8，且终锻温度不低于700℃，快冷至室温得到中间锻坯；所述Tβ为TC4钛合金的β相转变温度，Tβ的单位为℃；
步骤三、采用大吨位精锻机对步骤二中得到的中间锻坯在始锻温度为(Tβ-60℃)～(Tβ-30℃)的条件下进行一火次径向锻造，得到成品径向锻造棒材；
步骤四、对步骤三中得到的成品径向锻造棒材进行退火热处理，得到TC4钛合金棒材；所述退火热处理的具体过程为：将成品径向锻造棒材在温度为700℃～800℃的条件下保温1h～4h后空冷；所述TC4钛合金棒材的截面直径为200mm～300mm，长度为5000mm～8000mm，TC4钛合金棒材中初生等轴α相晶粒度评级不低于GB/T 6394-2017金属平均晶粒度测定方法中8级的要求。
2.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，步骤一中所述TC4钛合金铸锭为截面直径为640mm～820mm的圆柱形铸锭。
3.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，步骤一中所述开坯锻造的过程中将TC4钛合金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65％。
4.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，步骤二中所述镦拔锻造的过程中将初级锻坯反复镦粗和拔长3～5次，每次镦粗和拔长的累积变形量为60％～100％。
5.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，步骤二中所述镦拔锻造的过程中将初级锻坯反复镦粗和拔长后，采用水淬的方式进行快速冷却。
6.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，步骤一中每火次所述开坯锻造后均对TC4钛合金铸锭进行表面修磨处理，步骤二中每火次所述镦拔锻造后均对初级锻坯进行表面修磨处理。
7.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法，其特征在于，步骤三中所述一火次径向锻造的锻造比为2.4～4.5。
CN202010272116.6A 2020-04-09 2020-04-09 一种tc4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法 Active CN111286686B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010272116.6A CN111286686B (zh) 2020-04-09 2020-04-09 一种tc4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010272116.6A CN111286686B (zh) 2020-04-09 2020-04-09 一种tc4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111286686A true CN111286686A (zh) 2020-06-16
CN111286686B CN111286686B (zh) 2021-09-10

Family

ID=71018561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010272116.6A Active CN111286686B (zh) 2020-04-09 2020-04-09 一种tc4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111286686B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112355214A (zh) * 2020-10-20 2021-02-12 湖南金天钛业科技有限公司 一种重型火箭捆绑支座用大尺寸锻件的制备方法
CN112371886A (zh) * 2020-09-12 2021-02-19 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种气瓶用大规格钛合金棒坯锻造方法
CN112548010A (zh) * 2020-11-05 2021-03-26 宝钛集团有限公司 一种钛及钛合金椭圆环材的制备方法
CN112719199A (zh) * 2020-12-14 2021-04-30 江苏尚吉亨通新材料有限公司 大口径钛合金厚壁管材制备方法
CN112795812A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 一种tc4钛合金棒材及其制备方法
CN113182476A (zh) * 2021-04-28 2021-07-30 西部钛业有限责任公司 一种高强tc11钛合金锻件的制备方法
CN113305261A (zh) * 2021-06-10 2021-08-27 西部超导材料科技股份有限公司 一种tc4钛合金薄壁高筒环件或管类锻件的制备方法
CN114273575A (zh) * 2021-06-11 2022-04-05 宁夏中色金航钛业有限公司 一种大变形短流程锻造方法
CN114346137A (zh) * 2021-12-06 2022-04-15 中国科学院金属研究所 一种具有均匀细带状组织大尺寸钛合金棒料的热加工制备方法
CN114457259A (zh) * 2022-01-23 2022-05-10 西部超导材料科技股份有限公司 一种细晶组织tc4钛合金棒材及其制备方法
CN114850368A (zh) * 2022-06-14 2022-08-05 西部钛业有限责任公司 一种高探伤要求的超大规格tc4钛合金棒材的制备方法
CN115747689A (zh) * 2022-11-29 2023-03-07 湖南湘投金天钛业科技股份有限公司 Ti-1350超高强钛合金大规格棒材高塑性锻造方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0673691A1 (fr) * 1994-03-24 1995-09-27 Compagnie Européenne du Zirconium CEZUS Procédé de fabrication d'une ébauche tubulaire en zircaloy 2 plaquée intérieurement en zirconium et apte au contrôle ultrasonore de l'épaisseur de zirconium
US6413294B1 (en) * 1998-06-12 2002-07-02 Lockheed Martin Corporation Process for imparting high strength, ductility, and toughness to tungsten heavy alloy (WHA) materials
CN102418060A (zh) * 2011-12-12 2012-04-18 西部钛业有限责任公司 一种tc4钛合金大规格棒材的加工方法
CN102492907A (zh) * 2011-12-07 2012-06-13 西部钛业有限责任公司 一种ta7eli钛合金饼材的制备方法
CN102943228A (zh) * 2012-12-14 2013-02-27 西北有色金属研究院 一种提高两相钛合金大规格棒材强韧性的加工方法
CN103397289A (zh) * 2013-08-11 2013-11-20 西北有色金属研究院 一种tc4eli钛合金棒材的制备方法
CN103436831A (zh) * 2013-08-16 2013-12-11 宝鸡市永盛泰钛业有限公司 外科植入物用钛合金棒材的制备方法
CN103510030A (zh) * 2013-09-23 2014-01-15 西北有色金属研究院 一种tc21钛合金大规格棒材的制备方法
CN104762576A (zh) * 2015-04-24 2015-07-08 西北有色金属研究院 Tc18钛合金全网篮组织中等规格超长棒材的制备方法
CN104841830A (zh) * 2015-05-21 2015-08-19 西部超导材料科技股份有限公司 一种tc4-dt钛合金大尺寸锻坯的制备方法
CN106734318A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 西部钛业有限责任公司 一种Ti2AlNb合金宽幅薄板的加工方法
CN106925612A (zh) * 2017-03-24 2017-07-07 西部钛业有限责任公司 一种高尺寸精度ta15钛合金宽幅中厚板材的加工方法
CN110508731A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 陕西天成航空材料有限公司 一种改善tc4钛合金大尺寸锻件组织均匀性的锻造方法
WO2020046161A1 (en) * 2018-08-31 2020-03-05 The Boeing Company High strength fastener stock of wrought titanium alloy and method of manufacturing the same

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0673691A1 (fr) * 1994-03-24 1995-09-27 Compagnie Européenne du Zirconium CEZUS Procédé de fabrication d'une ébauche tubulaire en zircaloy 2 plaquée intérieurement en zirconium et apte au contrôle ultrasonore de l'épaisseur de zirconium
US6413294B1 (en) * 1998-06-12 2002-07-02 Lockheed Martin Corporation Process for imparting high strength, ductility, and toughness to tungsten heavy alloy (WHA) materials
CN102492907A (zh) * 2011-12-07 2012-06-13 西部钛业有限责任公司 一种ta7eli钛合金饼材的制备方法
CN102418060A (zh) * 2011-12-12 2012-04-18 西部钛业有限责任公司 一种tc4钛合金大规格棒材的加工方法
CN102943228A (zh) * 2012-12-14 2013-02-27 西北有色金属研究院 一种提高两相钛合金大规格棒材强韧性的加工方法
CN103397289A (zh) * 2013-08-11 2013-11-20 西北有色金属研究院 一种tc4eli钛合金棒材的制备方法
CN103436831A (zh) * 2013-08-16 2013-12-11 宝鸡市永盛泰钛业有限公司 外科植入物用钛合金棒材的制备方法
CN103510030A (zh) * 2013-09-23 2014-01-15 西北有色金属研究院 一种tc21钛合金大规格棒材的制备方法
CN104762576A (zh) * 2015-04-24 2015-07-08 西北有色金属研究院 Tc18钛合金全网篮组织中等规格超长棒材的制备方法
CN104841830A (zh) * 2015-05-21 2015-08-19 西部超导材料科技股份有限公司 一种tc4-dt钛合金大尺寸锻坯的制备方法
CN106734318A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 西部钛业有限责任公司 一种Ti2AlNb合金宽幅薄板的加工方法
CN106925612A (zh) * 2017-03-24 2017-07-07 西部钛业有限责任公司 一种高尺寸精度ta15钛合金宽幅中厚板材的加工方法
WO2020046161A1 (en) * 2018-08-31 2020-03-05 The Boeing Company High strength fastener stock of wrought titanium alloy and method of manufacturing the same
CN110508731A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 陕西天成航空材料有限公司 一种改善tc4钛合金大尺寸锻件组织均匀性的锻造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱宝辉等: "采用Φ600mm铸锭锻造的大规格TC4棒材的组织和性能", 《热加工工艺》 *
雷杨: "退火温度对钛合金棒材组织及性能的影响", 《中国金属通报》 *

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112371886A (zh) * 2020-09-12 2021-02-19 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种气瓶用大规格钛合金棒坯锻造方法
CN112371886B (zh) * 2020-09-12 2023-01-10 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种气瓶用大规格钛合金棒坯锻造方法
CN112355214B (zh) * 2020-10-20 2022-06-10 湖南金天钛业科技有限公司 一种重型火箭捆绑支座用大尺寸锻件的制备方法
CN112355214A (zh) * 2020-10-20 2021-02-12 湖南金天钛业科技有限公司 一种重型火箭捆绑支座用大尺寸锻件的制备方法
CN112548010A (zh) * 2020-11-05 2021-03-26 宝钛集团有限公司 一种钛及钛合金椭圆环材的制备方法
CN112548010B (zh) * 2020-11-05 2024-04-09 宝钛集团有限公司 一种钛合金椭圆环材的制备方法
CN112719199A (zh) * 2020-12-14 2021-04-30 江苏尚吉亨通新材料有限公司 大口径钛合金厚壁管材制备方法
CN112795812A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 一种tc4钛合金棒材及其制备方法
CN113182476A (zh) * 2021-04-28 2021-07-30 西部钛业有限责任公司 一种高强tc11钛合金锻件的制备方法
CN113182476B (zh) * 2021-04-28 2023-10-13 西部钛业有限责任公司 一种高强tc11钛合金锻件的制备方法
CN113305261B (zh) * 2021-06-10 2023-02-28 西部超导材料科技股份有限公司 一种tc4钛合金薄壁高筒环件或管类锻件的制备方法
CN113305261A (zh) * 2021-06-10 2021-08-27 西部超导材料科技股份有限公司 一种tc4钛合金薄壁高筒环件或管类锻件的制备方法
CN114273575A (zh) * 2021-06-11 2022-04-05 宁夏中色金航钛业有限公司 一种大变形短流程锻造方法
CN114273575B (zh) * 2021-06-11 2023-04-18 宁夏中色金航钛业有限公司 一种大变形短流程锻造方法
CN114346137A (zh) * 2021-12-06 2022-04-15 中国科学院金属研究所 一种具有均匀细带状组织大尺寸钛合金棒料的热加工制备方法
CN114346137B (zh) * 2021-12-06 2023-10-13 中国科学院金属研究所 具有均匀细带状组织大尺寸钛合金棒料的热加工制备方法
CN114457259A (zh) * 2022-01-23 2022-05-10 西部超导材料科技股份有限公司 一种细晶组织tc4钛合金棒材及其制备方法
CN114850368A (zh) * 2022-06-14 2022-08-05 西部钛业有限责任公司 一种高探伤要求的超大规格tc4钛合金棒材的制备方法
CN114850368B (zh) * 2022-06-14 2023-04-11 西部钛业有限责任公司 一种高探伤要求的超大规格tc4钛合金棒材的制备方法
CN115747689A (zh) * 2022-11-29 2023-03-07 湖南湘投金天钛业科技股份有限公司 Ti-1350超高强钛合金大规格棒材高塑性锻造方法
CN115747689B (zh) * 2022-11-29 2023-09-29 湖南湘投金天钛业科技股份有限公司 Ti-1350超高强钛合金大规格棒材高塑性锻造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111286686B (zh) 2021-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111286686B (zh) 一种tc4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法
CN111763850B (zh) 一种细晶超塑性ta15钛合金中厚板材的加工方法
CN110205571B (zh) 一种tc18钛合金大尺寸棒材的制备方法
CN109439936B (zh) 一种中强高韧钛合金超大规格环材的制备方法
CN103361586B (zh) 一种提高tc4-dt钛合金板材强韧性的加工方法
CN108890218B (zh) 一种高强耐热铝合金锻件制造工艺
CN111036705B (zh) 大口径钛合金无缝管材及其制备方法
CN112981174B (zh) 一种高强高塑性钛合金丝材的制备方法
CN112338119B (zh) 一种近α型高温钛合金大规格棒材锻造方法
CN104451491A (zh) 一种Ti12LC钛合金锻件的制备方法
CN113564397B (zh) 一种中强高韧钛合金中厚板材的短流程制备方法
CN113649503A (zh) 一种航空发动机用高强度β锻钛合金锻件组织控制方法
CN115747689B (zh) Ti-1350超高强钛合金大规格棒材高塑性锻造方法
CN113182476B (zh) 一种高强tc11钛合金锻件的制备方法
CN110029294B (zh) 一种钛锆铌合金的加工方法
CN110205572B (zh) 一种两相Ti-Al-Zr-Mo-V钛合金锻棒的制备方法
CN114012008B (zh) 大规格022Cr23Ni5Mo3N锻件的生产工艺
CN111235502B (zh) 一种大规格镍基高温合金锻件的生产方法
CN117245045A (zh) 一种大规格Ti80钛合金锻坯的锻造方法
CN108754371B (zh) 一种细化近α高温钛合金晶粒的制备方法
CN114703417B (zh) 一种基于twip效应和微合金析出制备超细晶高强韧中锰钢的方法
CN1721753A (zh) 小直径铁素体不锈钢无缝管制造方法
CN114871277A (zh) 一种超长细晶斜轧穿孔用工业纯钛棒坯的高效低成本制备方法
CN113118349B (zh) 一种Ti6242钛合金大厚度饼坯的制备方法
CN112646998B (zh) 一种飞行器壁板用铝合金及板材制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant