一種tc4-dt鈦合金大尺寸鍛坯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TC4-DT鈦合金大尺寸鍛坯的 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] TC4-DT鈦合金是一種中等強(qiáng)度高韌性損傷容限型鈦合金，具有密度小、強(qiáng)度高、 耐高溫、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。美國(guó)在80年代以后設(shè) 計(jì)的各種先進(jìn)軍用戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī)中，鈦合金用量已經(jīng)達(dá)到20%以上。如第三代戰(zhàn)斗機(jī) F-15鈦合金用量占27 %，而第4代戰(zhàn)斗機(jī)F-22鈦合金用量占41 %。隨著鈦合金加工技術(shù) 的發(fā)展，投影面積超過(guò)2平米的大型整體框鍛件越來(lái)越常見(jiàn)，使得鈦合金鍛坯的尺寸越來(lái) 越大，尤其是飛機(jī)大型結(jié)構(gòu)件中用量最大的TC4-DT鈦合金，其鍛坯規(guī)格逐步增大到（70~ 260)*(800~2200)*(2000~4000)mm。采用大尺寸鈦合金鍛坯制備的大型整體框?qū)︼w機(jī) 減重和簡(jiǎn)化裝配程序以及提高零件壽命等方面具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。然而，現(xiàn)有方法制備 的大尺寸鈦合金鍛坯組織均勻性差，無(wú)法滿(mǎn)足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種TC4-DT鈦合金大尺寸鍛坯的制備方法，解決了現(xiàn)有方 法制備的大尺寸TC4-DT鈦合金鍛坯組織均勻性差，無(wú)法滿(mǎn)足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求的問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種TC4-DT鈦合金大尺寸鍛坯的制備方法，將坯料 分別在相變點(diǎn)Te以上、Te以下、Te以上、Te以下進(jìn)行墩拔鍛造，最后成型鍛造直拔為成品 鍛坯。
[0005] 具體包括以下步驟：
[0006] 步驟1 :將坯料加熱至相變點(diǎn)Tp以上50°C~Tp以上200°C墩拔鍛造2~4火次， 每火次的變形量控制在40%~80%，每道次的變形量不小于25% ;
[0007] 步驟2 :在相變點(diǎn)Tp以下20°C~Te以下50°C墩拔鍛造1~2火次，每火次的變 形量在30%~55%，每道次的變形量不小于15% ;
[0008] 步驟3 :在相變點(diǎn)Tp以上20°C~Tp以上50°C墩拔鍛造1火次，總變形量控制在 30%~60%，每道次的變形量不小于25% ;
[0009] 步驟4 :在相變點(diǎn)Tp以下30°C~Te以下50°C墩拔鍛造2~5火次，每火次的變 形量在30%~55%，每道次的變形量不小于15% ;
[0010] 步驟5 :加熱至930°C~970°C進(jìn)行多火次成型鍛造，每火次的變形量在25 %~ 40 %，每道次的變形量不小于15 %，變形方式為直拔，鍛后空冷得到成品鍛坯。
[0011] 本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0012] 步驟1的坯料是采用鈦合金鑄錠在1140°C~1200°C加熱保溫3. 5~4. 5小時(shí)，對(duì) 鑄錠進(jìn)行兩鐓兩拔，每火次變形量控制在40%~80 %，每道次的變形量不小于25 %，鍛后 水冷得到的。
[0013] 鈦合金鑄錠的直徑為①720mm~①920mm。
[0014] 步驟1加熱的保溫時(shí)間為5~11小時(shí)；步驟2加熱的保溫時(shí)間為5~10小時(shí)；步 驟3加熱的保溫時(shí)間為3~10小時(shí)；步驟4加熱的保溫時(shí)間為5~10小時(shí)；步驟5加熱的 保溫時(shí)間為2~4小時(shí)。
[0015] 步驟5得到的成品鍛坯的尺寸為（70~260) *(800~2200) *(2000~4000)mm。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一種TC4-DT鈦合金大尺寸鍛坯的制備方法，通過(guò) 在對(duì)鍛造火次的合理配置、變形方式和變形速率的優(yōu)化、鍛造時(shí)的壓下量和送進(jìn)量的合理 設(shè)置，解決了現(xiàn)有方法制備的大尺寸TC4-DT鈦合金鍛坯組織均勻性差，無(wú)法滿(mǎn)足相應(yīng)的標(biāo) 準(zhǔn)要求的問(wèn)題，有效的提高了鍛坯的組織均勻性，使（70~260)*(800~2200)*(2000~ 4000)mm的鍛坯規(guī)格探傷水平達(dá)到巾1. 2-9dB以上，低倍組織均勻，同時(shí)減小了鍛坯的各相 異性，普通退火的大規(guī)格鍛坯性能均能滿(mǎn)足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，適用于生產(chǎn)組織和性能均勻 的大規(guī)格TC4-DT鈦合金鍛坯。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備的TC4-DT鈦合金鍛坯的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度測(cè)試結(jié) 果；
[0018] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備的TC4-DT鈦合金鍛坯的延伸率和斷面收縮率測(cè)試結(jié) 果；
[0019] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制備的TC4-DT鈦合金鍛坯的顯微組織圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例2制備的TC4-DT鈦合金鍛坯的顯微組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0022] 本發(fā)明一種TC4-DT鈦合金大尺寸鍛坯的制備方法，具體包括以下步驟：
[0023] 步驟1:將坯料加熱至相變點(diǎn)Tp以上50 °C~Te以上200 °C保溫5~11小時(shí)，進(jìn) 行2~4火次墩拔鍛造，每火次的變形量控制在40%~80%，每道次的變形量不小于25%;
[0024] 其中，坯料是采用直徑為①720mm~①920mm的鈦合金鑄錠在1140°C~1200°C加 熱保溫3. 5~4. 5小時(shí)，對(duì)鑄錠進(jìn)行兩鐓兩拔，每火次變形量控制在40 %~80 %，每道次的 變形量不小于25%，鍛后水冷得到的；
[0025] 步驟2:在相變點(diǎn)Tp以下20°C~Tp以下50°C保溫5~10小時(shí)，進(jìn)行1~2火次 墩拔鍛造，每火次的變形量在30%~55%，每道次的變形量不小于15%;
[0026] 步驟3:在相變點(diǎn)Tp以上20°C~Tp以上50°C保溫3~10小時(shí)，進(jìn)行1火次墩拔 鍛造，總變形量控制在30%~60%，每道次的變形量不小于25%;
[0027] 步驟4 :在相變點(diǎn)Tp以下30°C~Tp以下50°C保溫5~10小時(shí)，進(jìn)行2~5火次 墩拔鍛造，每火次的變形量在30%~55%，每道次的變形量不小于15% ;
[0028] 步驟5:加熱至930°C~970°C保溫2~4小時(shí)，進(jìn)行2~7火次成型鍛造，每火次 的變形量在25 %~40%，每道次的變形量不小于15 %，變形方式為直拔，鍛后空冷得到尺 寸為（70 ~260) *(800 ~2200) *(2000 ~4000)mm的成品鍛坯。
[0029]本發(fā)明的技術(shù)思想在于：通過(guò)"高低高低"的鍛造方式、相變點(diǎn)以上換向鍛造細(xì)化 0晶粒、相變點(diǎn)以下?lián)Q向鍛造細(xì)化和均勻化a晶粒，在通過(guò)相變點(diǎn)以上使0晶粒獲得均 勻理想的初始狀態(tài)，為后續(xù)相變點(diǎn)以下，晶粒的細(xì)化提供理想的平臺(tái)。同時(shí)在成型火次小變 形量的多道次快速變形，防止鍛坯變形不均勻，阻止表面裂紋的產(chǎn)生，避免產(chǎn)生心部過(guò)燒現(xiàn) 象，同時(shí)防止心部產(chǎn)生過(guò)多的累計(jì)變形，影響物料的低倍組織狀態(tài)，尤其是鍛坯的0熱處 理后的低倍組織均勻性。
[0030] 本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)在對(duì)相變點(diǎn)以上和相變點(diǎn)以下火次的合理搭配、變 形方式和變形速率的優(yōu)化、及鍛造時(shí)的壓下量和送進(jìn)量的合理配置，有效的提高了鍛坯的 組織均勻性，使（70~260)*(800~2200)*(2000~4000)mm的鍛坯規(guī)格探傷水平達(dá)到 (M.2-9dB以上，鍛坯的0熱處理檢查（(Tp-30°C)/60'隨爐升到（Tp+15°C)/35'空冷）， 低倍組織均勻，同時(shí)減小了鍛坯的各相異性，成功突破了TC4-DT鈦合金鍛坯的各項(xiàng)性能要 求及空燒組織均勻性要求。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 步驟1:采用直徑為①920mm的鈦合金鑄錠在1140°C加熱保溫4. 5小時(shí)，對(duì)鑄錠進(jìn) 行兩鐓兩拔，每火次變形量控制在40 %~55%，每道次的變形量不小于25%，鍛后水冷得 到坯料，