一种TC4-DT钛合金棒材的加工方法技术

本发明专利技术提供了一种TC4-DT钛合金棒材的加工方法，包括以下步骤：一、对TC4-DT钛合金铸锭进行开坯锻造，得到第一锻坯；二、对第一锻坯进行中间锻造，得到第二锻坯；三、对第二锻坯进行成形锻造，得到棒坯；四、将棒坯进行热处理，得到TC4-DT钛合金棒材。采用本发明专利技术加工的TC4-DT钛合金棒材，其整体性能得到明显改善，其中延伸率较传统棒材可提高50％以上，断裂韧性较传统棒材可提高15％以上，能够更好地实现TC4-DT钛合金材料在强度、塑性、韧性方面的良好匹配。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种TC4-DT钛合金棒材的加工方法，包括以下步骤：一、对TC4-DT钛合金铸锭进行开坯锻造，得到第一锻坯；二、对第一锻坯进行中间锻造，得到第二锻坯；三、对第二锻坯进行成形锻造，得到棒坯；四、将棒坯进行热处理，得到TC4-DT钛合金棒材。采用本专利技术加工的TC4-DT钛合金棒材，其整体性能得到明显改善，其中延伸率较传统棒材可提高50％以上，断裂韧性较传统棒材可提高15％以上，能够更好地实现TC4-DT钛合金材料在强度、塑性、韧性方面的良好匹配。【专利说明】-种TC4-DT钛合金棒材的加工方法
本专利技术属于钛合金材料加工
，具体涉及一种TC4-DT钛合金棒材的加工 方法。
技术介绍
航空航天工业的发展必须依靠先进材料的推动，近年来随着断裂力学和损伤容限 理论的发展，飞机构件的设计准则发生改变，目前高损伤容限钛合金成为钛合金的一个研 究领域。众多的研究已经证明，钛合金经β锻造或者β热处理可获得高的损伤容限性能， 即钛合金的片层组织具有高的断裂韧性和较低的裂纹扩展速率，但β锻造或β热处理由 于获得粗大的片层组织从而使材料的塑性明显下降，因此为提高钛合金的损伤容限性能而 不降低材料的塑性，亟需设计一种适合两相钛合金的加工方法。 传统的高损伤容限TC4-DT钛合金棒材的加工方法主要是通过β相区开坯锻造， 最后在两相区锻造成棒材，然后再通过在β相区热处理获得片层组织，或者是通过在β相 区进行开坯，并最终在β相区锻造成棒材，然后在β相区热处理获得片层结构。采用传统 工艺获得的TC4-DT钛合金棒材可获得高的强度、断裂韧性和裂纹扩展速率，但合金塑性较 差，不利于合金强度、塑性以及韧性的综合匹配。 因此，如何通过优化合金的加工工艺来获得综合性能较高的组织，达到合金强度、 塑性、韧性的良好匹配，已成为TC4-DT钛合金加工的重要内容。
技术实现思路
本专利技术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-DT钛 合金棒材的加工方法。采用该方法加工的TC4-DT钛合金棒材，其整体性能得到明显改善， 能够更好地实现TC4-DT钛合金材料在强度、塑性、韧性方面的良好匹配。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种TC4-DT钛合金棒材的加工 方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 步骤一、对TC4-DT钛合金铸锭进行开坯锻造，得到第一锻坯；所述开坯锻造采用 反复镦粗和拔长的锻造方式，共分1?3火次完成，每火次开坯锻造的始锻温度均为β相 变点以上l〇〇°C?200°C，每火次开坯锻造的终锻温度均为β相变点以下50°C?KKTC，所 述开坯锻造的累积变形量为60%?80% ; 步骤二、对步骤一中所述第一锻坯进行中间锻造，得到第二锻坯；所述中间锻造采 用反复镦粗和拔长的锻造方式，共分2?3火次完成，每火次中间锻造的始锻温度均为β 相变点以上50°C?100°C，每火次中间锻造的终锻温度均为β相变点以下50°C?100°C， 所述中间锻造的累积变形量为50%?70% ; 步骤三、对步骤二中所述第二锻坯进行成形锻造，得到棒坯；所述成形锻造采用反 复镦粗和拔长的锻造方式，共分1?2火次完成，每火次成形锻造的始锻温度均为β相变 点以上5°C?50°C，每火次成形锻造的终锻温度均为β相变点以下50°C?80°C，所述成形 锻造的累积变形量为60%?75% ; 步骤四、将步骤三中所述棒坯进行热处理，得到TC4-DT钛合金棒材；所述热处理 的具体过程为：将棒坯先在温度为β相变点以下5°C?20°C的条件下保温30min?90min 后空冷，然后在温度为500°C?600°C的条件下保温4h?8h后空冷。 上述的一种TC4-DT钛合金棒材的加工方法，其特征在于，步骤三中每火次成形锻 造的始锻温度均为β相变点以上10°c?30°C。 上述的一种TC4-DT钛合金棒材的加工方法，其特征在于，步骤四中所述热处理的 具体过程为：将棒坯先在温度为β相变点以下KTC的条件下保温60min后空冷，然后在温 度为550°C的条件下保温6h后空冷。 本专利技术与现有技术相比具有以下优点： 1、本专利技术首先控制成形锻造的始锻温度在β相变点以上5?50°C范围内，并且控 制终锻温度为β相变点之下50?80°C范围内，随后对棒坯进行β相变点以下5?20°C 范围内的固溶处理以及500?600°C温度范围内的时效处理。通过上述锻制工艺，本专利技术 能够保留一定的β相变点之上锻造的魏氏结构，结合β相变点以下的固溶时效处理，可使 β晶粒内部的片层α粗化，具有一定的网篮结构。该组织在保证高强度、高断裂韧性的同 时还可获得良好的塑性，较传统工艺获得的魏氏组织结构具有更好的综合性能，在保证合 金强韧性的同时进一步提高合金的塑性。 2、采用本专利技术加工的TC4-DT钛合金棒材，其整体性能得到明显改善，其中延伸 率较传统棒材可提高50%以上，断裂韧性较传统棒材可提高15%以上，能够更好地实现 TC4-DT钛合金材料在强度、塑性、韧性方面的良好匹配。 下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。 【具体实施方式】 实施例1 本实施例TC4-DT钛合金棒材的加工方法包括以下步骤： 步骤一、采用2500吨快锻机对规格为Φ320mm的TC4-DT钛合金铸锭进行开坯锻 造，空冷后得到第一锻坯；所述开坯锻造采用反复镦粗和拔长的锻造方式，共分一火次完 成，开坯锻造的始锻温度为β相变点以上165°C，开坯锻造的终锻温度为β相变点以下 70°C，开坯锻造的累积变形量为70% ;本实施例加工得到的第一锻坯为截面直径为175mm 的圆述； 步骤二、采用2500吨快锻机对步骤一中所述第一锻坯进行中间锻造，空冷后得到 第二锻坯；所述中间锻造采用反复镦粗和拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次中间锻 造的始锻温度均为β相变点以上75°C，每火次中间锻造的终锻温度均为β相变点以下 70°C，中间锻造的累积变形量为50% ;本实施例加工得到的第二锻坯为截面边长为IlOmm 的方坯； 步骤三、采用2500吨快锻机对步骤二中所述第二锻坯进行成形锻造，得到棒坯； 所述成形锻造采用反复镦粗和拔长的锻造方式，共分一火次完成，成形锻造的始锻温度为 β相变点以上KTC，成形锻造的终锻温度为β相变点以下80°C，成形锻造的累积变形量为 65% ;本实施例加工得到的第三锻坯为截面边长为65mm的方坯； 步骤四、将步骤三中所述棒坯进行热处理，得到TC4-DT钛合金棒材；所述热处理 的具体过程为：将棒坯先在温度为β相变点以下KTC的条件下保温40min后空冷，然后在 温度为550°C的条件下保温6h后空冷。 经本实施例加工而成的TC4-DT钛合金棒材的性能测试数据见表1。 实施例2 本实施例TC4-DT钛合金棒材的加工方法包括以下步骤： 步骤一、采用2500吨快锻机对规格为Φ460πιπι的TC4-DT钛合金铸锭进行开坯锻 造，空冷后得到第一锻坯；所述开坯锻造采用反复镦粗和拔长的锻造方式，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180°C，每火次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TC4‑DT钛合金棒材的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、对TC4‑DT钛合金铸锭进行开坯锻造，得到第一锻坯；所述开坯锻造采用反复镦粗和拔长的锻造方式，共分1～3火次完成，每火次开坯锻造的始锻温度均为β相变点以上100℃～200℃，每火次开坯锻造的终锻温度均为β相变点以下50℃～100℃，所述开坯锻造的累积变形量为60％～80％；步骤二、对步骤一中所述第一锻坯进行中间锻造，得到第二锻坯；所述中间锻造采用反复镦粗和拔长的锻造方式，共分2～3火次完成，每火次中间锻造的始锻温度均为β相变点以上50℃～100℃，每火次中间锻造的终锻温度均为β相变点以下50℃～100℃，所述中间锻造的累积变形量为50％～70％；步骤三、对步骤二中所述第二锻坯进行成形锻造，得到棒坯；所述成形锻造采用反复镦粗和拔长的锻造方式，共分1～2火次完成，每火次成形锻造的始锻温度均为β相变点以上5℃～50℃，每火次成形锻造的终锻温度均为β相变点以下50℃～80℃，所述成形锻造的累积变形量为60％～75％；步骤四、对步骤三中所述棒坯进行热处理，得到TC4‑DT钛合金棒材；所述热处理的具体过程为：将棒坯先在温度为β相变点以下5℃～20℃的条件下保温30min～90min后空冷，然后在温度为500℃～600℃的条件下保温4h～8h后空冷。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭萍，赵永庆，田广民，韩栋，贾蔚菊，雷文光，张永强，赵恒章，侯红苗，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61