CN113088758A - 一种紧固件用tb3钛合金盘圆丝材的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法，包括如下步骤：熔炼铸锭，合金成分配料，然后压制电极，经真空自耗电弧炉熔炼成Φ450×Lmm铸锭；所述铸锭按重量百分比计包括如下成分：Al：3.3％‑3.4％；V：7.75％‑7.94％；Mo：10％‑10.05％；Fe：1.08％‑1.15％；C：0.022％‑0.03％；N：0.013％‑0.018％；O：0.011％‑0.015％；H：≤0.008％；余量为钛；铸锭经电炉加热至β相区，完全烧透后，在3000‑4500吨压机大压力、多向锻造，变形至所需方坯；将方坯在电阻炉加热至α+β两相区，热轧至Φ55×Lmm，切断、修理表面缺陷再热轧至

Description

一种紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法
技术领域
本发明涉及钛合金材料技术领域，特别涉及一种紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法。
背景技术
TB3合金名义成分为Ti-10Mo-8V-3.5Al-1Fe，该钛合金具有耐蚀性好、比强度高、低的弹性值、时效强化和室温塑性好等优点，是一种综合性能良好的亚稳定β型高强高韧材料。随着我国航空航天事业的迅速发展，对材料的需求和要求更为突出。其中，紧固件材料的使用问题也逐渐凸显。
为解决TB3小规格带涂层盘圆丝材连续冷镦的问题，提高紧固件的生产效率和产品率，满足我国军工市场对TB3紧固件用材料的要求，本发明的目的是提供一种紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法，制备得到的材料性能稳定，强度、塑形匹配性良好。
为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法，包括如下步骤：
步骤S1，熔炼铸锭：合金成分配料，然后压制电极，经真空自耗电弧炉熔炼成Φ450×L mm铸锭；所述铸锭按重量百分比计包括如下成分：
Al：3.3％-3.4％；V：7.75％-7.94％；Mo：10％-10.05％；Fe：1.08％-1.15％；C：0.022％-0.03％；N：0.013％-0.018％；O：0.011％-0.015％；H：≤0.008％；余量为钛；
其中钛元素以海绵钛为原料，Al、Mo、V元素以AlMo、AlV两元合金作为中间合金的方式提供；
步骤S2，开坯锻造：铸锭经电炉加热至β相区，完全烧透后，在3000-4500吨压机大压力、多向锻造，变形至所需方坯；
步骤S3，热轧：将方坯在电阻炉加热至α+β两相区，热轧至Φ55×L mm，切断、修理表面缺陷再热轧至
Figure BDA0002975003770000021
棒坯；
步骤S4，热拉：将棒坯经电炉加热，经多模拉至Φ5.14mm，道次变形率控制在8％-12％；
步骤S5，反扒皮、抛丝、热处理、喷涂，获得紧固件用TB3钛合金盘圆丝材。
进一步地，所述海绵钛为OA级海绵钛。
进一步地，反扒皮工艺中扒皮预留量为0.1mm。
进一步地，步骤S5中，热处理工艺为固溶热处理。
相较于现有技术，本发明提供的紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法，有益效果在于：
本发明提供的紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法，通过优化铸锭化学成分，使铸锭化学成分一致性好，提高了材料的塑性指标；通过优化轧制坯料规格，使得拉拔变形量控制在合理范围内，后续通过固溶热处理，生产出综合性能优良的盘圆丝材，具有性能稳定，强度、塑性匹配良好等特点。因此，采用本发明的工艺生产制备得到的TB3钛合金盘圆丝材，制备紧固件，性能优良。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
一种紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法，包括如下步骤：
步骤S1，熔炼铸锭：合金成分配料，然后压制电极，经真空自耗电弧炉三次熔炼成Φ450×L mm铸锭；所述铸锭按重量百分比计包括如下成分：
Al：3.3％-3.4％；V：7.75％-7.94％；Mo：10％-10.05％；Fe：1.08％-1.15％；C：0.022％-0.03％；N：0.013％-0.018％；O：0.011％-0.015％；H：≤0.008％；余量为钛；
其中钛元素以海绵钛为原料，Al、Mo、V元素以AlMo、AlV两元合金作为中间合金的方式提供；
步骤S2，开坯锻造：铸铁经超声探伤后，锯切帽底帽口进行锻造；铸锭经电炉加热至β相区，完全烧透后，在3000-4500吨压机大压力、多向锻造，变形至所需方坯；
步骤S3，热轧：将方坯在电阻炉加热至α+β两相区，热轧至Φ55×L mm，切断、修理表面缺陷再热轧至
Figure BDA0002975003770000031
棒坯；
步骤S4，热拉：将棒坯经电炉加热，经多模拉至Φ5.14mm，道次变形率控制在8％-12％；
步骤S5，反扒皮、抛丝、热处理、喷涂，获得紧固件用TB3钛合金盘圆丝材；
其中，扒皮预留量为0.1mm左右，抛丝沙袋选择粗抛，热处理采用固溶热处理方式，且在大气箱式电阻炉中进行，冷却方式为空冷；
喷涂需选择喷涂原料和工装设备，经对母材加热、喷涂、烘干三个步骤，达到了连续冷镦成型的润滑效果。
以下通过具体实施例对本发明提供的紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法进行详细阐述。
实施例1
选用“0A级”海绵钛为原料，AlMo、AlV两元合金元素作为中间合金，按照TB3牌号的名义合金成分配料，压制电极，经真空自耗电弧炉三次熔炼成Φ450×L铸锭。
所述铸锭按重量百分比计包括如下成分：
Al：3.35％；V：7.94％；Mo：10.05％；Fe：1.15％；C：0.028％；N：0.018％；O：0.011％；H：0.001％；余量为钛。该合金成分符合紧固件用钛合金加工材GJB2219标准，成分均匀。
用金相法测铸锭(δ+β/β)相变点为763℃。铸锭经过表面扒皮，锯切帽底帽口，电炉加热至β相区，在3000-4500吨压机大压力、多向锻造，变形至所需方坯。坯料修磨干净，将方坯在电阻炉加热(α+β两相区)，热轧至Φ55×L mm，切断、修理表面缺陷再热轧至
Figure BDA0002975003770000042
棒坯。棒坯经电炉加热，经多模拉至Φ5.14mm，道次变形率控制在8％-12％。再进行反扒皮、热处理、喷涂。
实施例2
在实施例1基础上，变更铸锭合金成分，其他条件不变。
本实施例中，所述铸锭按重量百分比计包括如下成分：
Al：3.40％；V：7.75％；Mo：10％；Fe：1.08％；C：0.030％；N：0.013％；O：0.012％；H：0.001％；余量为钛。
实施例3
在实施例1基础上，变更铸锭合金成分，其他条件不变。
在本实施例中，所述铸锭按重量百分比计包括如下成分：
Al：3.30％；V：7.8％；Mo：10.03％；Fe：1.08％；C：0.022％；N：0.013％；O：0.015％；H：0.001％；余量为钛。
取实施例1-3的成品丝材测量各项性能指标。实施例1-3的丝材室温力学性能检测见表1：
表1：成品丝材力学性能
Figure BDA0002975003770000041
本发明提供的紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法，通过优化铸锭化学成分，使铸锭化学成分一致性好，提高了材料的塑性指标；通过优化轧制坯料规格，使得拉拔变形量控制在合理范围内，后续通过固溶热处理，生产出综合性能优良的盘圆丝材，具有性能稳定，强度、塑性匹配良好等特点。因此，采用本发明的工艺生产制备得到的TB3钛合金盘圆丝材，制备紧固件，性能优良。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
以上对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，熔炼铸锭：合金成分配料，然后压制电极，经真空自耗电弧炉熔炼成Φ450×Lmm铸锭；所述铸锭按重量百分比计包括如下成分：
Al：3.3％-3.4％；V：7.75％-7.94％；Mo：10％-10.05％；Fe：1.08％-1.15％；C：0.022％-0.03％；N：0.013％-0.018％；O：0.011％-0.015％；H：≤0.008％；余量为钛；
其中钛元素以海绵钛为原料，Al、Mo、V元素以AlMo、AlV两元合金作为中间合金的方式提供；
步骤S2，开坯锻造：铸锭经电炉加热至β相区，完全烧透后，在3000-4500吨压机大压力、多向锻造，变形至所需方坯；
步骤S3，热轧：将方坯在电阻炉加热至α+β两相区，热轧至Φ55×L mm，切断、修理表面缺陷再热轧至
Figure FDA0002975003760000011
棒坯；
步骤S4，热拉：将棒坯经电炉加热，经多模拉至Φ5.14mm，道次变形率控制在8％-12％；
步骤S5，反扒皮、抛丝、热处理、喷涂，获得紧固件用TB3钛合金盘圆丝材。
2.根据权利要求1所述的紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法，其特征在于，所述海绵钛为OA级海绵钛。
3.根据权利要求1所述的紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法，其特征在于，反扒皮工艺中扒皮预留量为0.1mm。
4.根据权利要求1所述的紧固件用TB3钛合金盘圆丝材的生产方法，其特征在于，步骤S5中，热处理工艺为固溶热处理。
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