一种TC4钛合金薄壁环材的制备方法技术

本发明专利技术涉及金属材料加工领域，具体涉及一种TC4钛合金薄壁环材的制备方法，将TC4钛合金铸锭依次进行棒坯锻造、棒坯钻孔、斜轧穿孔、第一次机械加工、轧制、第二次机械加工、精锻、退火处理和第三次机械加工，得到成品TC4钛合金薄壁环材。本发明专利技术制备的TC4钛合金薄壁环材组织均匀性好、批次稳定性好，抗拉强度Rm为990

A preparation method of TC4 titanium alloy thin wall ring

【技术实现步骤摘要】
一种TC4钛合金薄壁环材的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料加工领域，具体涉及一种TC4钛合金薄壁环材的制备方法。

技术介绍

[0002]钛合金是一种综合性能优良的航空材料。TC4钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好等优良特性，采用其制造的环件零部件被广泛应用于航空、航天、舰船、兵器工业等领域。
[0003]随着我国工业化进程的加快，市场对TC4钛合金环形锻件的需求量不断增大。在大批量生产过程中，在保证产品质量的同时，提升TC4钛合金薄壁环材的生产效率和批次质量稳定性，进而提高成材率、降低成本，是生产过程中的关键点。
[0004]现有的TC4钛合金薄壁环材生产方法，主要采用自由锻工艺或者棒材机械加工掏孔的工艺进行生产。
[0005]采用自由锻工艺生产薄壁环材时，TC4钛合金经铸锭开坯、下料、反复镦拔、冲孔、扩孔、芯轴拔长、机加工等工序得到成品，生产流程长、效率低。而且该工艺所生产的黑皮环材坯料表面质量差，尺寸精度低，头尾裙边大，造成材料利用率小，成品率低。另外，环坯的主要变形过程为单件镦拔变形，受装炉量、出炉顺序和操作手技能熟练度等因素影响，环坯变形的始锻温度和终锻温度差异较大，环材组织均匀性和不同批次间的稳定性差异较大，产品批次质量一致性和稳定性差，不能够保证产品性能、组织的均匀性。
[0006]采用棒材进行机械加工掏孔的方式生产薄壁环材时，虽然能够使薄壁环材的批次质量一致性有所提高，但是机械加工量较大，材料利用率非常小，成品率极低，造成薄壁环材使用成本增加明显，不利于钛合金薄壁环材的推广应用。
[0007]因此，专利技术一种高效短流程的薄壁环材制备方法，提高坯料的成材率、产品的生产效率以及产品的批次稳定性，具有实际的意义。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种TC4钛合金薄壁环材的制备方法，具有材料利用率高，产品的组织均匀性好、批次稳定性好等优点，并且实现了一次成型，无需多次反复加热和变形流程，综合技术经济效益显著。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0010]一种TC4钛合金薄壁环材的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤S1，棒坯锻造：将TC4钛合金铸锭加热至800～850℃，保温100～150min后升温至1150℃，保温150～200min后进行开坯锻造变形，变形量≥65％，得到钛合金棒坯；
[0012]步骤S2，棒坯钻孔：在钛合金棒坯中心钻孔，得到第一钛合金空心毛管；
[0013]步骤S3，斜轧穿孔：将第一钛合金空心毛管加热至800～850℃，保温250～300min后升温至960～980℃，保温210～280min后进行斜轧穿孔，变形量为24％～35％，终锻温度≥800℃，得到第二钛合金空心毛管；
[0014]步骤S4，第一次机械加工：对第二钛合金空心毛管进行内、外表面修磨；
[0015]步骤S5，轧制：将步骤S4处理后的的第二钛合金空心毛管内部涂抹石墨润滑剂后加热至800～850℃，保温210～250min后升温至960～980℃，保温120～150min后进行轧制，变形量为55％～75％，终锻温度≥750℃，得到第三钛合金空心毛管；
[0016]步骤S6，第二次机械加工：对第三钛合金空心毛管进行内、外表面修磨；
[0017]步骤S7，精锻：将步骤S6处理后的第三钛合金空心毛管加热至940～960℃，保温30～60min后进行成品火次径向锻造，变形量为20％～50％，终锻温度≥750℃，得到第四钛合金空心毛管；
[0018]步骤S8，退火处理：将第四钛合金空心毛管加热到700℃～800℃，保温60～120min后空冷至室温，得到第五钛合金空心毛管；
[0019]步骤S9，第三次机械加工：将第五钛合金空心毛管锯切下料，得到成品TC4钛合金薄壁环材。
[0020]优选的，所述步骤S1中，选用通过真空自耗电弧法熔炼2次以上得到的TC4钛合金铸锭。
[0021]优选的，所述步骤S6中，修磨后的钛合金毛管的内外径尺寸公差为
‑
2mm～+4mm，弯曲度≤3mm/m。
[0022]优选的，所述步骤S7中，精锻后的钛合金管坯平直度＜3mm/1000mm，钛合金管坯的径向尺寸公差为
±
1mm。
[0023]优选的，所述步骤S8中，加热温度为750℃。
[0024]优选的，所述步骤S8中，保温时间为90min。
[0025]本专利技术制备的TC4钛合金薄壁环材，外径Φ180mm～Φ230mm，壁厚10～20mm，高度≤700mm；抗拉强度Rm为990
‑
1050Mpa，规定非比例延伸强度Rp0.2为920
‑
980MPa，断后伸长率A为13
‑
19％，断面收缩率Z为40％
‑
48％。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027](1)本专利技术工艺简单，实现了一次成型，无需多次反复加热和变形流程，缩短了生产周期，生产效率高。
[0028](2)本专利技术材料利用率高，成品率高，有效降低了生产成本。
[0029](3)本专利技术制备的TC4钛合金薄壁环材，组织均匀性好、批次稳定性好，综合性能优异。所生产的TC4钛合金薄壁环材的组织、性能等符合GB/T 16598《钛及钛合金饼和环》标准要求。
附图说明
[0030]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0031]图1为实施例1的TC4钛合金Φ210/Φ175
×
55mm薄壁环材显微组织；
[0032]图2为实施例2的TC4钛合金Φ230/Φ195
×
45mm薄壁环材显微组织；
[0033]图3为实施例3的TC4钛合金Φ204/Φ179
×
160mm薄壁环材显微组织。
具体实施方式
[0034]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将
会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。
[0035]实施例1：制备TC4钛合金Φ210/Φ175
×
55mm薄壁环材
[0036]步骤1，将经过真空自耗电弧法熔炼2次以上的Φ720mm的TC4钛合金铸锭，在天然气炉中加热至800℃，保温120min后升温至1150℃，保温150min后出炉，在45MN快锻机上开坯锻造变形，充分破碎铸态组织，变形量为71％，得到钛合金棒坯，尺寸为Φ390
×
L1mm，L1为钛合金棒坯长度；
[0037]步骤2，通过机械加工在钛合金棒坯中心钻Φ80mm的孔，得到第一钛合金空心毛管；
[0038]步骤3，将第一钛合金空心毛管在电阻炉加热至800℃进行坯料预热，保温270min后加热至970℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TC4钛合金薄壁环材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，棒坯锻造：将TC4钛合金铸锭加热至800～850℃，保温100～150min后升温至1150℃，保温150～200min后进行开坯锻造变形，变形量≥65％，得到钛合金棒坯；步骤S2，棒坯钻孔：在钛合金棒坯中心钻孔，得到第一钛合金空心毛管；步骤S3，斜轧穿孔：将第一钛合金空心毛管加热至800～850℃，保温250～300min后升温至960～980℃，保温210～280min后进行斜轧穿孔，变形量为24％～35％，终锻温度≥800℃，得到第二钛合金空心毛管；步骤S4，第一次机械加工：对第二钛合金空心毛管进行内、外表面修磨；步骤S5，轧制：将步骤S4处理后的的第二钛合金空心毛管内部涂抹石墨润滑剂后加热至800～850℃，保温210～250min后升温至960～980℃，保温120～150min后进行轧制，变形量为55％～75％，终锻温度≥750℃，得到第三钛合金空心毛管；步骤S6，第二次机械加工：对第三钛合金空心毛管进行内、外表面修磨；步骤S7，精锻：将步骤S6处理后的第三钛合金空心毛管加热至940～960℃，保温30～60min后进行成品火次径向锻造，变形量为20％～50％，终锻温度≥750℃，得到第四钛合金空心毛管；步骤S8，退火处理：将第四钛合金空心毛管加热到700℃～800℃，保温60～120min后空冷至室温，得到第五钛合金空心毛管；步骤S9，第三次机械加工：将第五钛合金空心毛管锯切下料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳旭，杨嘉珞，乔恩利，同晓乐，张起，叶红川，阿热达克，
申请(专利权)人：新疆湘润新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：