【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钛合金热加工，具体涉及一种9吨级以上特大规格高冲击韧性ti80钛合金锻坯及制造方法。
技术介绍
1、ti80钛合金是一种具有优良强韧性和焊接性的780mpa级船用近α型钛合金，其名义成分为ti-6al-2zr-1mo-3nb。该合金的冲击韧性kv2、断裂韧性kic与应力腐蚀断裂韧度kiscc、焊接性能等指标均优于tc4 eli合金，适用于制作深潜器耐压壳体及船体结构件等。
2、随着舰船及海洋工程等领域的快速发展，对大规格、大单重ti80锻件、板材的需求日益增加，相应地要求大规格、大单重的优质锻坯。目前应用较广泛的ti80合金锻坯单重普遍小于2吨，针对成品单重超过8吨的特大规格ti80钛合金锻坯，其工程化制备技术尚不成熟。
3、首先，与钢铁等材料相比，钛合金热导率低、温度敏感性高，热加工窗口窄，尤其在坯料尺寸增大时，锻坯的变形效果及内部温度分布的均匀性难以保证，容易出现材料心部锻透性差、多火次锻造导致材料不同部位组织不均匀等问题，直接影响后续轧板的组织均匀性。
4、其次，ti80钛合金属于近α型钛合金，在锻造过程中容易出现裂纹，锻坯的缺陷控制难度大。
5、再次，ti80钛合金变形抗力较大，如果锻造工艺设计不合理，则锻造压力急剧增加，导致锻不动或需要万吨以上锻造设备，这限制了坯料的制备。
6、此外，舰船及海洋工程等领域用构件在服役过程中受海浪及漂浮物冲刷撞击，对材料的冲击韧性提出很高的要求。从锻坯到锻件、轧板，其组织和冲击韧性具有一定的遗传性，若锻坯冲击韧性差
7、中国专利202311397391.0公布了一种大规格ti80钛合金锻坯的锻造方法，包括开坯锻造、中间锻造及成品锻造。其中，在中间坯锻造过程中，坯料在相变点以下进行锻拔，对于8吨级以下的铸锭可以(实施例中采用的是7吨级铸锭)，但对于9吨级以上的铸锭，两相区镦粗时压力可达8000吨以上，常规的锻造设备不能够满足要求。中间坯锻造后采用水淬，对于tc4等钛合金问题不大，但对于开裂倾向大的ti80钛合金存在水淬开裂、后续表面难加工、物料损耗大等问题。
8、中国专利cn111906225公开了一种超大规格ti80钛合金锻坯的锻造方法，也包括开坯锻造、中间锻造及成品锻造，在中间锻造过程中先在单相区进行6~9火次锻造，再在两相区进行3~5火次锻造，中间锻造采用“高低”锻造工艺，且锻造火次多，容易造成材料组织不均匀、材料心部的锻透性比较差，材料的成品率较低、成本高。
9、中国专利202311199508.4公布了一种低各向异性的船舶用钛合金坯料锻造方法。采用“高-低-高-低”的循环变形、换向镦拔、对角拔及打扁方等多种变形方式相结合的锻造方法，降低了锻坯制备的钛合金板材各向异性。“高-低-高-低”循环变形方法对于8吨级以下的铸锭可以，但对于更大的坯料同样存在两相区(“低”)镦不动等问题。另外，上述工艺大量采用换向镦拔，存在材料开裂、成品率低等问题。
10、中国专利cn111230012b公布了一种ti80钛合金的锻造方法。采用从相变点上到相变点下依次变形，保证每火次充分的变形量，获得的棒材各部位组织均匀、初生α相呈等轴状，其含量在60％～80％之间，退火后冲击韧性≥35j/cm2。此专利仅针对棒材，且获得的冲击韧性不高。
11、中国专利cn113755709b公布了一种高冲击韧性ti80钛合金棒材的制备方法，通过控制棒材的氧含量及其他杂质元素的含量，并结合两相区的高温锻造及高温退火，调控相比例及相形貌，在不降低ti80合金强度的同时提高棒材的冲击韧性。此专利也是仅针对棒材，对于大型锻坯，其有效性有待验证。
12、综上所述，目前9吨级以上(9~17吨)，特大规格(厚度200~500mm，宽度1000~2500mm，长度2000~4000mm)高冲击韧性的ti80钛合金锻坯制造依然存在众多问题，难以满足舰船及海洋工程领域的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种9吨级以上特大规格高冲击韧性ti80钛合金锻坯及制造方法，提高9吨级以上大规格锻坯的组织均匀性和冲击韧性，锻造过程中材料不开裂，提高成品率；获得的钛合金锻坯显微组织为均匀的等轴组织，初生α相含量为70~90%，短边尺寸12~20μm，长径比小于1.5，钛合金锻坯经退火后各位置的抗拉强度≥840mpa，屈服强度≥740mpa，延伸率≥10%，冲击功＞60j。
2、为达到以上目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种9吨级以上特大规格高冲击韧性ti80钛合金锻坯的制造方法，包括如下步骤：
4、s1)钛合金铸锭
5、ti80钛合金铸锭直径为φ960~1060mm，重量9~17吨；
6、s2)开坯锻造
7、将所述ti80钛合金铸锭经过2~5火次镦拔，镦拔保温温度为1050~1180℃，镦拔方式为平砧镦粗加横向拔长，每火次镦拔变形量为30~55%，最后一火次镦拔后空冷，获得第一锻坯；
8、s3)中间锻造
9、获得的第一锻坯在相变点以上20~50℃进行3~4火次镦拔，镦拔方式为平砧镦粗加横向拔长，每火次镦拔变形量为30~55%，最后一火次镦拔后风冷，获得第二锻坯；
10、s4)成品锻造
11、第二锻坯在相变点以下30~60℃进行3~5火次纵向拔长，每火次变形量为10~30%，总变形量≥50%，空冷获得锻坯。
12、优选的，步骤s1)中，所述ti80钛合金铸锭通过至少三次真空自耗熔炼获得。
13、优选的，所述ti80钛合金铸锭中各组分的质量百分比为：6.0%≤al≤6.3%，2.8%≤nb≤3.2%，1.9%≤zr≤2.1%，1.0%≤mo≤1.5%，0＜si≤0.03%，0＜fe≤0.25%，0＜c≤0.10%，0＜n≤0.05%，0＜h≤0.010%，0.06≤o≤0.10%，余量为ti和不可避免的杂质。
14、优选的，步骤s2)中，锻造过程采用降温镦拔，第一火次镦拔保温温度为1150~1180℃，每火次镦拔后回炉，保温温度较上一火次保温温度低20~50℃；保温时间t＝(0.15~0.5)×h，其中，t，单位min，h为锻坯厚度，单位mm。
15、优选的，步骤s2)中，所述第一锻坯为八角坯。
16、优选的，步骤s3)中，每火次镦拔后锻坯截面为扁方，其长短边之比为1.2~1.8。
17、优选的，步骤s3)中，每火次镦拔后回炉保温温度相同，保温时间t＝(0.15~0.5)×h，其中，t，单位min，h为锻坯厚度，单位mm。
18、优选的，在步骤s2)和s3)中，每火次镦拔过程中，镦粗速度为30~40mm/s，镦粗过程中间停顿2~3次，每次停顿时间为3~8秒。
19、优选的，步骤3)中，风冷时间≥1h。
20、优选的，步骤4)中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种9吨级以上特大规格高冲击韧性Ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述9吨级以上特大规格高冲击韧性Ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，步骤S1)中，所述Ti80钛合金铸锭通过至少三次真空自耗熔炼获得。
3.如权利要求1或2所述9吨级以上特大规格高冲击韧性Ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，所述Ti80钛合金铸锭中各组分的质量百分比为：Al 6.0~6.3%，Nb 2.8~3.2%，Zr1.9%~2.1%，Mo 1.0%~1.5%，0＜Si≤0.03%，0＜Fe≤0.25%，0＜C≤0.10%，0＜N≤0.05%，0＜H≤0.010%，O 0.06~0.10%，余量为Ti和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述9吨级以上特大规格高冲击韧性Ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，步骤S2）中，锻造过程采用降温镦拔，第一火次镦拔保温温度为1150~1180℃，每火次镦拔后回炉保温，保温温度较上一火次保温温度低20~50℃；保温时间t＝(0.15~0.5)×H，其中，t，单位min，H为锻坯厚度，单位m
5.如权利要求1或4所述9吨级以上特大规格高冲击韧性Ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，步骤S2)中，所述第一锻坯为八角坯。
6.如权利要求1所述9吨级以上特大规格高冲击韧性Ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，步骤S3)中，每火次镦拔后锻坯截面为扁方，其长短边之比为1.2~1.8。
7.如权利要求1所述9吨级以上特大规格高冲击韧性Ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，步骤S3)中，每火次镦拔后回炉保温温度相同，保温时间t＝(0.15~0.5)×H，其中，t，单位min，H为锻坯厚度，单位mm。
8.如权利要求1或4或6或7所述9吨级以上特大规格高冲击韧性Ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，在步骤S2)和S3)中，每火次镦拔过程中，镦粗速度为30~40mm/s，镦粗过程中间停顿2~3次，每次停顿时间为3~8秒。
9.如权利要求1或6或7所述9吨级以上特大规格高冲击韧性Ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，步骤3）中，风冷时间≥1h。
10.如权利要求1所述9吨级以上特大规格高冲击韧性Ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，步骤4)中，每火次纵向拔长过程中，第一道次变形量为1.5~4%，最后一道次变形量为0.5~2%，其余道次变形量为5~15%，送进量为砧宽的1/3~1/2，拔长下压速度为50~70mm/s。
11.一种采用权利要求1~10中任意一项所述方法制造得到的特大规格高冲击韧性的Ti80钛合金锻坯，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种9吨级以上特大规格高冲击韧性ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述9吨级以上特大规格高冲击韧性ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，步骤s1)中，所述ti80钛合金铸锭通过至少三次真空自耗熔炼获得。
3.如权利要求1或2所述9吨级以上特大规格高冲击韧性ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，所述ti80钛合金铸锭中各组分的质量百分比为：al 6.0~6.3%，nb 2.8~3.2%，zr1.9%~2.1%，mo 1.0%~1.5%，0＜si≤0.03%，0＜fe≤0.25%，0＜c≤0.10%，0＜n≤0.05%，0＜h≤0.010%，o 0.06~0.10%，余量为ti和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述9吨级以上特大规格高冲击韧性ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，步骤s2）中，锻造过程采用降温镦拔，第一火次镦拔保温温度为1150~1180℃，每火次镦拔后回炉保温，保温温度较上一火次保温温度低20~50℃；保温时间t＝(0.15~0.5)×h，其中，t，单位min，h为锻坯厚度，单位mm。
5.如权利要求1或4所述9吨级以上特大规格高冲击韧性ti80钛合金锻坯的制造方法，其特征是，步骤s2)中，所述第一锻坯为八角坯。
6.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙继锋，储双杰，计波，杨磊，金成，梁高飞，宋健，李映，
申请(专利权)人：宝武特种冶金有限公司，
类型：发明
国别省市：
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