專利名稱：一種tc17鈦合金扁方形型材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鈦合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法。
背景技術(shù)：
TC17鈦合金是一種新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)用材料，其名義成分為T1-5AL-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr。TC17鈦合金具有強(qiáng)度高、斷裂韌性好、淬透性高等優(yōu)點(diǎn)，且能夠滿足損傷容限設(shè)計(jì)的需要和高可靠性的要求，被廣泛用來制造航空部件，隨著航空、航天工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)TC17合金鈦合金型材的需求日益增加，由于該合金相變點(diǎn)較低(Te為880°C 890°C )，常規(guī)的制備方法:相變點(diǎn)以上溫度范圍內(nèi)加熱鍛造開坯后，在相變點(diǎn)以下30°C 50°C溫度范圍內(nèi)軋制成品的方法存在變形抗力大，坯料易開裂、組織不均勻，探傷雜波不易達(dá)標(biāo)，軋制后型材易扭曲而不易矯直等諸多問題，對(duì)于TC17鈦合金扁方形型材的批量生產(chǎn)不適用；另外，由于TC17鈦合金是典型的富β型兩相鈦合金，TC17鈦合金中β穩(wěn)定元素Mo、Cr含量較高，Cr是共析型β穩(wěn)定元素,容易在鑄錠的頭部區(qū)域形成偏析,造成某些區(qū)域Cr元素富集，比正常區(qū)域的Cr元素含量偏高，使這些區(qū)域的相變點(diǎn)降低，當(dāng)TC17鈦合金長方形型材在熱加工過程中，可能因變形熱效應(yīng)使該區(qū)的實(shí)際溫度超過相變點(diǎn)溫度而出現(xiàn)β斑點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法。該方法技術(shù)方案完整，工藝可控性強(qiáng)，產(chǎn)品的批次穩(wěn)定性高，成材率高；該方法采取鍛造方式而非常規(guī)軋制方式制備TC17鈦合金扁方形型材，不需進(jìn)行特制模具和孔型的加工，靈活性強(qiáng)，加工全過程在額定壓力為1700噸 2500噸的中小型鍛造壓力機(jī)上就可以全部實(shí)現(xiàn)。采用該方法制備的TC17鈦合金扁方形型材組織形貌均勻，綜合性能優(yōu)異，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除TC17鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TC17鈦合金鑄錠的截面為直徑為640mm 720mm的圓形；步驟二、采用鍛造壓力機(jī)將步驟一中去除表面缺陷后的TC17鈦合金鑄錠進(jìn)行開坯鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到初級(jí)鍛坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以上120°C 170°C，所述初級(jí)鍛還的截面為邊長為220mm 250mm的正方形；步驟三、采用鍛造壓力機(jī)將步驟二中所述初級(jí)鍛坯進(jìn)行第一中間鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到第一中間鍛坯；所述第一中間鍛造采用軸向反復(fù)鐓粗和拔長的鍛造方式，共分3 5火次完成，每火次第一中間鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以上10°C 30°C，所述第一中間鍛坯的截面為邊長為220mm 250mm的正方形；步驟四、采用鍛造壓力機(jī)將步驟三中所述第一中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下10°C 30°C的條件下進(jìn)行一火次的第二中間鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到第二中間鍛坯；所述第二中間鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，所述第二中間鍛造的截面為直徑為210_ 240_的圓形；步驟五、將步驟四中所述第二中間鍛坯鋸切下料，然后采用鍛造壓力機(jī)將鋸切下料后的第二中間鍛坯進(jìn)行成形鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到半成品扁方形型材；所述成形鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次成形鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以下10°c 30°C ;所述半成品扁方形型材的長度為850mm 1600mm，寬度為132mm,厚度為 65mm IOOmm ；步驟六、將步驟五中所述半成品扁方形型材進(jìn)行退火與矯直相結(jié)合的熱處理，得到TC17鈦合金扁方形型材；所述TC17鈦合金扁方形型材的長度為850mm 1600mm，寬度為 132mm,厚度為 65mm 100mm。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟一中所述TC17鈦合金鑄錠由TC17鈦合金自耗電極經(jīng)3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TC17鈦合金鑄錠中鋁的質(zhì)量百分含量為4.5% 5.5%，錫的質(zhì)量百分含量為1.5% 2.5%，鋯的質(zhì)量百分含量為1.5% 2.5%，鑰的質(zhì)量百分含量為3.5% 4.5%，鉻的質(zhì)量百分含量為3.8% 4.2%，氧的質(zhì)量百分含量為0.08% 0.12%，鐵的質(zhì)量百分含量為0.15% 0.20%，余量為鈦和不可避免的雜質(zhì)。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，所述錫以T1-Sn中間合金的形式配入，所述鑰以A1-60MO中間合金的形式配入，所述鉻以Al-Cr中間合金的形式配入。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟二中每火次開坯鍛造的鍛造比均為2.55 2.58，每火次開坯鍛造的終鍛溫度均不低于850°C。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟三中每火次第一中間鍛造的鍛造比均為2.91 4.66，每火次第一中間鍛造的終鍛溫度均不低于800°C。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟四中所述第二中間鍛造的鍛造比為1.38 1.40，所述第二中間鍛造的終鍛溫度不低于800°C。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟五中每火次成形鍛造均分兩道次完成，每道次成形鍛造的鍛造比均為1.36 1.43，每火次成形鍛造的終鍛溫度均不低于800°C。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟二至五中所述鍛造壓力機(jī)的額定壓力均為1700噸 2500噸。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟六中所述退火與矯直相結(jié)合的熱處理采用三階段熱處理制度，其中第一階段熱處理制度為:將所述半成品扁方形型材在溫度為820°C 850°C的退火爐中保溫Ih進(jìn)行第一退火處理，然后出爐進(jìn)行第一矯直處理，最后空冷至20°C室溫；第二階段熱處理制度為:將第一階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為780°C 820°C的退火爐中保溫4h進(jìn)行第二退火處理，然后水冷至20°C室溫；第三階段熱處理制度為:將第二階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為610°C 650°C的退火爐中保溫8h進(jìn)行第三退火處理，然后出爐進(jìn)行第二矯直處理，最后空冷至20°C室溫。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明首先將TC17鈦合金鑄錠進(jìn)行開坯鍛造，然后在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以上10°C 30°C的條件下采用軸向反復(fù)鐓粗和拔長的鍛造變形方式進(jìn)行第一中間鍛造，且通過控制鍛坯尺寸以及變形量等工藝參數(shù)，能夠細(xì)化鑄態(tài)組織，顯著解決變形組織不均勻、鍛坯易開裂等問題；2、本發(fā)明在整體加工過程中，采取鍛造方式而非傳統(tǒng)的軋制方式，不需進(jìn)行特制模具和孔型的加工，靈活性強(qiáng)，并且在額定壓力為1700噸 2500噸的中小型鍛造壓力機(jī)上就可以順利實(shí)現(xiàn)本發(fā)明TC17鈦合金扁方形型材的高質(zhì)量生產(chǎn)；3、本發(fā)明在成形鍛造過程中，嚴(yán)格控制成形鍛造的始鍛溫度在β相變點(diǎn)以下10°C 30°C的溫度范圍內(nèi)，并且每道次成形鍛造的鍛造比均嚴(yán)格控制在1.36 1.43范圍內(nèi)，能夠有效避免TC17鈦合金中因某些區(qū)域Cr、Mo元素富集而使該處材料的相變點(diǎn)偏低，導(dǎo)致型材在熱加工過程中因變形熱效應(yīng)使該區(qū)的實(shí)際溫度超過相變點(diǎn)溫度而出現(xiàn)β斑點(diǎn)現(xiàn)象的發(fā)生；本發(fā)明通過控制α + β兩相區(qū)火次鍛造比、始鍛溫度、終鍛溫度等參數(shù)，從而使本發(fā)明TC17鈦合金扁方形型材的組織形貌和力學(xué)性能得到有效控制；4、本發(fā)明在TC17鈦合金鑄錠的制備階段嚴(yán)格控制Sn、Cr、S1、0、Mo及Fe的含量，其中Mo、Cr元素的添加以Al-60Mo、Al-Cr中間合金的形式配入，可有效地避免在某些區(qū)域Mo、Cr元素富集，防止TC17鈦合金扁方形型材在熱處理過程中出現(xiàn)β斑點(diǎn)；此外，低熔點(diǎn)Sn元素也通過中間合金T1-Sn的方式添加，能夠有效防止Sn元素偏析的形成；5、本發(fā)明在鍛造過程中，采用將鍛件由方形鍛至圓形，再由圓形鍛至扁方形的變形方法，能夠大大減少變形死區(qū)，提高鍛件組織均勻性，有效防止扁方形型材角裂等缺陷產(chǎn)生,能夠顯著提高產(chǎn)品成材率；6、本發(fā)明將成品的退火處理與型材矯直相結(jié)合進(jìn)行，使得工藝簡(jiǎn)單、便捷，可操作性強(qiáng),適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)；7、采取本發(fā)明方法制備的TC17鈦合金扁方形型材，在室溫(20°C)條件下的拉伸強(qiáng)度彡1206MPa，屈服強(qiáng)度彡1162MPa，延伸率彡12%，斷面收縮率彡33% ;在高溫(370°C )條件下的拉伸強(qiáng)度> 930MPa ;持久性能合格；熱穩(wěn)定性能合格；超聲波探傷滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB5193-85 “鈦及鈦合金加工產(chǎn)品超聲波探傷方法”中A級(jí)要求。8、本發(fā)明技術(shù)方案完整，工藝可控性強(qiáng)，產(chǎn)品的批次穩(wěn)定性高，成材率與傳統(tǒng)制備工藝相比可提高5% 7%。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本實(shí)施例TC17鈦合金扁方形型材的制備方法包括以下步驟:步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底， 并去除TC17鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TC17鈦合金鑄錠由TC17鈦合金自耗電極經(jīng)3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TC17鈦合金鑄錠的截面為直徑為640mm的圓形；所述TC17鈦合金鑄錠中鋁的質(zhì)量百分含量為4.5%,錫的質(zhì)量百分含量為1.5%,錯(cuò)的質(zhì)量百分含量為1.5%,鑰的質(zhì)量百分含量為3.5%,鉻的質(zhì)量百分含量為3.8%,氧的質(zhì)量百分含量為0.08%,鐵的質(zhì)量百分含量為0.15%,余量為鈦和不可避免的雜質(zhì)；其中錫以T1-Sn中間合金的形式配入，鑰以A1-60MO中間合金的形式配入，鉻以Al-Cr中間合金的形式配入；步驟二、采用額定壓力為1700噸的鍛造壓力機(jī)將步驟一中去除表面缺陷后的TC17鈦合金鑄錠進(jìn)行開坯鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到初級(jí)鍛坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以上120°C，每火次開坯鍛造的鍛造比均為2.58，總鍛造比為6.66 ;每火次開坯鍛造的終鍛溫度均為850°C ;所述初級(jí)鍛坯的截面為邊長為220mm的正方形；步驟三、采用額定壓力為1700噸的鍛造壓力機(jī)將步驟二中所述初級(jí)鍛坯進(jìn)行第一中間鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到第一中間鍛坯；所述第一中間鍛造采用軸向反復(fù)鐓粗和拔長的鍛造方式，共分3火次完成，每火次第一中間鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以上10°C，其中第一火次第一中間鍛造的鍛造比為2.91，其余火次第一中間鍛造的鍛造比均為4.66，每火次第一中間鍛造的終鍛溫度均為800°C;所述第一中間鍛造的總鍛造比為63.19 ;所述第一中間鍛還的截面為邊長為220mm的正方形；步驟四、采用額定壓力為1700噸的鍛造壓力機(jī)將步驟三中所述第一中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下10°c的條件下進(jìn)行一火次的第二中間鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到第二中間鍛坯；所述第二中間鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，所述第二中間鍛造的鍛造比為1.40，所述第二中間鍛造的終鍛溫度為800°C;所述第二中間鍛造的截面為直徑為210mm的圓形；步驟五、將步驟四中所述第二中間鍛坯鋸切下料，然后采用額定壓力為1700噸的鍛造壓力機(jī)將鋸切下料后的中間鍛坯進(jìn)行成形鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到半成品扁方形型材；所述成形鍛造采用軸`向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次成形鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以下10°c;每火次成形鍛造均分兩道次完成，每道次成形鍛造的鍛造比均為1.42，每火次成形鍛造的鍛造比均為2.02，所述成形鍛造的總鍛造比為4.06 ；每火次成形鍛造的終鍛溫度均為800°C ;所述半成品扁方形型材的長度為850mm，寬度為132mm,厚度為 65mm ；步驟六、將步驟五中所述半成品扁方形型材進(jìn)行退火與矯直相結(jié)合的熱處理，得到TC17鈦合金扁方形型材；所述TC17鈦合金扁方形型材的長度為850mm，寬度為132mm，厚度為65mm ;所述退火與矯直相結(jié)合的熱處理采用三階段熱處理制度，其中第一階段熱處理制度為:將所述半成品扁方形型材在溫度為840°C的退火爐中保溫Ih進(jìn)行第一退火處理，然后出爐進(jìn)行第一矯直處理，最后空冷至20°C室溫；第二階段熱處理制度為:將第一階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為800°C的退火爐中保溫4h進(jìn)行第二退火處理，然后水冷至20°C室溫；第三階段熱處理制度為:將第二階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為630°C的退火爐中保溫8h進(jìn)行第三退火處理，然后出爐進(jìn)行第二矯直處理，最后空冷至20°C室溫。本實(shí)施例制備的TC17鈦合金扁方形型材，在室溫(20°C)條件下的拉伸強(qiáng)度彡1206MPa，屈服強(qiáng)度彡1162MPa，延伸率彡12%，斷面收縮率彡33% ;在高溫(370°C )條件下的拉伸強(qiáng)度> 930MPa ;持久性能合格；熱穩(wěn)定性能合格；超聲波探傷滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB5193-85 “鈦及鈦合金加工產(chǎn)品超聲波探傷方法”中A級(jí)要求；批次穩(wěn)定性高，成材率高。實(shí)施例2本實(shí)施例TC17鈦合金扁方形型材的制備方法包括以下步驟:步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除TC17鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TC17鈦合金鑄錠由TC17鈦合金自耗電極經(jīng)3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TC17鈦合金鑄錠的截面為直徑為680mm的圓形；所述TC17鈦合金鑄錠中鋁的質(zhì)量百分含量為
5.0%,錫的質(zhì)量百分含量為2.0%,錯(cuò)的質(zhì)量百分含量為2.0%,鑰的質(zhì)量百分含量為4.0%,鉻的質(zhì)量百分含量為4.0%,氧的質(zhì)量百分含量為0.10%,鐵的質(zhì)量百分含量為0.18%,余量為鈦和不可避免的雜質(zhì)；其中錫以T1-Sn中間合金的形式配入，鑰以A1-60MO中間合金的形式配入，鉻以Al-Cr中間合金的形式配入；步驟二、采用額定壓力為2000噸的鍛造壓力機(jī)將步驟一中去除表面缺陷后的TC17鈦合金鑄錠進(jìn)行開坯鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到初級(jí)鍛坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以上150°C，每火次開坯鍛造的鍛造比均為2.56，所述開坯鍛造的總鍛造比為6.55 ;每火次開坯鍛造的終鍛溫度均為860°C ;所述初級(jí)鍛坯的截面為邊長為235mm的正方形；步驟三、采用額定壓力為2000噸的鍛造壓力機(jī)將步驟二中所述初級(jí)鍛坯進(jìn)行第一中間鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到第一中間鍛坯；所述第一中間鍛造采用軸向反復(fù)鐓粗和拔長的鍛造方式，共分4火次完成，每火次第一中間鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以上20°C，其中第一火次第一中間鍛造的鍛造比為2.91，其余火次第一中間鍛造的鍛造比均為4.66，每火次第一中間鍛造的終鍛溫度均為810°C，所述第一中間鍛造的總鍛造比為294.48 ;所述第一中間鍛還的截面為邊長為235mm的正方形；步驟四、采用額定壓力為2000噸的鍛造壓力機(jī)將步驟三中所述第一中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下20°C的條件下進(jìn)行一火次的第二中間鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到第二中間鍛坯；所述第二中間鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，所述第二中間鍛造的鍛造比為1.39，所述第二中間鍛造的終鍛溫度為810°C;所述第二中間鍛造的截面為直徑為225mm的圓形；步驟五、將步驟四中所述第二中間鍛坯鋸切下料，然后采用額定壓力為2000噸的鍛造壓力機(jī)將鋸切下料后的中間鍛坯進(jìn)行成形鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到半成品扁方形型材；所述成形鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次成形鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以下20°C;每火次成形鍛造均分兩道次完成，每道次成形鍛造的鍛造比均為1.43，每火次鍛造比為2.05，所述成形鍛造的總鍛造比為4.18 ;每火次成形鍛造的終鍛溫度均為810°C ;所述半成品扁方形型材的長度為1080mm，寬度為132mm，厚度為72mm ；步驟六、將步驟五中所述半成品扁方形型材進(jìn)行退火與矯直相結(jié)合的熱處理，得到TC17鈦合金扁方形型材；所述TC17鈦合金扁方形型材的長度為1080mm，寬度為132mm，厚度為72mm ;所述退火與矯直相結(jié)合的熱處理采用三階段熱處理制度，其中第一階段熱處理制度為:將所述半成品扁方形型材在溫度為820°C的退火爐中保溫Ih進(jìn)行第一退火處理，然后出爐進(jìn)行第一矯直處理，最后空冷至20°C室溫；第二階段熱處理制度為:將第一階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為780°C的退火爐中保溫4h進(jìn)行第二退火處理，然后水冷至20°C室溫；第三階段熱處理制度為:將第二階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為610°C的退火爐中保溫8h進(jìn)行第三退火處理，然后出爐進(jìn)行第二矯直處理，最后空冷至20°C室溫。本實(shí)施例制備的TC17鈦合金扁方形型材，在室溫(20 °C)條件下的拉伸強(qiáng)度彡1206MPa，屈服強(qiáng)度彡1162MPa，延伸率彡12%，斷面收縮率彡33% ;在高溫(370°C )條件下的拉伸強(qiáng)度> 930MPa ;持久性能合格；熱穩(wěn)定性能合格；超聲波探傷滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB5193-85 “鈦及鈦合金加工產(chǎn)品超聲波探傷方法”中A級(jí)要求；批次穩(wěn)定性高，成材率高。實(shí)施例3本實(shí)施例TC17鈦合金扁方形型材的制備方法包括以下步驟:·
步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除TC17鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TC17鈦合金鑄錠由TC17鈦合金自耗電極經(jīng)3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TC17鈦合金鑄錠的截面為直徑為720mm的圓形；所述TC17鈦合金鑄錠中鋁的質(zhì)量百分含量為
5.5%，錫的質(zhì)量百分含量為2.5%，鋯的質(zhì)量百分含量為2.5%，鑰的質(zhì)量百分含量為4.5%，鉻的質(zhì)量百分含量為4.2%,氧的質(zhì)量百分含量為0.12%,鐵的質(zhì)量百分含量為0.20%,余量為鈦和不可避免的雜質(zhì)；其中錫以T1-Sn中間合金的形式配入，鑰以A1-60MO中間合金的形式配入，鉻以Al-Cr中間合金的形式配入；步驟二、采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機(jī)將步驟一中去除表面缺陷后的TC17鈦合金鑄錠進(jìn)行開坯鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到初級(jí)鍛坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以上170°C，每火次開坯鍛造的鍛造比均為2.55，所述開坯鍛造的總鍛造比為6.50 ;每火次開坯鍛造的終鍛溫度均為870°C ;所述初級(jí)鍛坯的截面為邊長為250mm的正方形；步驟三、采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機(jī)將步驟二中所述初級(jí)鍛坯進(jìn)行第一中間鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到第一中間鍛坯；所述第一中間鍛造采用軸向反復(fù)鐓粗和拔長的鍛造方式，共分5火次完成，每火次第一中間鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以上30°C，其中第一火次第一中間坯鍛造的鍛造比為2.91，其余火次第一中間鍛造的鍛造比均為4.66，每火次第一中間鍛造的終鍛溫度均為820°C，所述第一中間鍛造的總鍛造比為1372.26 ;所述第一中間鍛坯的截面為邊長為250mm的正方形；步驟四、采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機(jī)將步驟三中所述第一中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下30°C的條件下進(jìn)行一火次的第二中間鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到第二中間鍛坯；所述第二中間鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，所述第二中間鍛造的鍛造比為1.38，所述第二中間鍛造的終鍛溫度為820°C;所述第二中間鍛造的截面為直徑為240mm的圓形；步驟五、將步驟四中所述第二中間鍛坯鋸切下料，然后采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機(jī)將鋸切下料后的中間鍛坯進(jìn)行成形鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到半成品扁方形型材；所述成形鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次成形鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以下30°C;每火次成形鍛造均分2道次完成，每道次成形鍛造的鍛造比均為1.41，每火次成形鍛造的鍛造比均為1.99，所述成形鍛造的總鍛造比為3.98 ；每火次成形鍛造的終鍛溫度均為820°C ;所述半成品扁方形型材的長度為1225mm，寬度為132mm,厚度為 86mm ；
步驟六、將步驟五中所述半成品扁方形型材進(jìn)行退火與矯直相結(jié)合的熱處理，得到TC17鈦合金扁方形型材；所述TC17鈦合金扁方形型材的長度為1225mm，寬度為132mm，厚度為86mm ;所述退火與矯直相結(jié)合的熱處理采用三階段熱處理制度，其中第一階段熱處理制度為:將所述半成品扁方形型材在溫度為850°C的退火爐中保溫Ih進(jìn)行第一退火處理，然后出爐進(jìn)行第一矯直處理，最后空冷至20°C室溫；第二階段熱處理制度為:將第一階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為820°C的退火爐中保溫4h進(jìn)行第二退火處理，然后水冷至20°C室溫；第三階段熱處理制度為:將第二階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為650°C的退火爐中保溫8h進(jìn)行第三退火處理，然后出爐進(jìn)行第二矯直處理，最后空冷至20°C室溫。本實(shí)施例制備的TC17鈦合金扁方形型材，在室溫(20°C)條件下的拉伸強(qiáng)度彡1206MPa，屈服強(qiáng)度彡1162MPa，延伸率彡12%，斷面收縮率彡33% ;在高溫(370°C )條件下的拉伸強(qiáng)度> 930MPa ;持久性能合格；熱穩(wěn)定性能合格；超聲波探傷滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB5193-85 “鈦及鈦合金加工產(chǎn)品超聲波探傷方法”中A級(jí)要求；批次穩(wěn)定性高，成材率高。實(shí)施例4本實(shí)施例TC17鈦合金扁方形型材的制備方法包括以下步驟:步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除TC17鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TC17鈦合金鑄錠由TC17鈦合金自耗電極經(jīng)3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TC17鈦合金鑄錠的截面為直徑為720mm的圓形 ；所述TC17鈦合金鑄錠中鋁的質(zhì)量百分含量為
5.5%，錫的質(zhì)量百分含量為2.5%，鋯的質(zhì)量百分含量為2.5%，鑰的質(zhì)量百分含量為4.5%，鉻的質(zhì)量百分含量為4.2%,氧的質(zhì)量百分含量為0.12%,鐵的質(zhì)量百分含量為0.20%,余量為鈦和不可避免的雜質(zhì)；其中錫以T1-Sn中間合金的形式配入，鑰以A1-60MO中間合金的形式配入，鉻以Al-Cr中間合金的形式配入；步驟二、采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機(jī)將步驟一中去除表面缺陷后的TC17鈦合金鑄錠進(jìn)行開坯鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到初級(jí)鍛坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以上170°C，每火次開坯鍛造的鍛造比均為2.55，所述開坯鍛造的總鍛造比為6.50 ;每火次開坯鍛造的終鍛溫度均為880°C ;所述初級(jí)鍛坯的截面為邊長為250mm的正方形；步驟三、采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機(jī)將步驟二中所述初級(jí)鍛坯進(jìn)行第一中間鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到第一中間鍛坯；所述第一中間鍛造采用軸向反復(fù)鐓粗和拔長的鍛造方式，共分5火次完成，每火次第一中間鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以上30°C，其中第一火次第一中間鍛造的鍛造比為2.91，其余火次第一中間鍛造的鍛造比均為4.66，每火次第一中間鍛造的終鍛溫度均為830°C，所述第一中間鍛造的總鍛造比為1372.26 ;所述第一中間鍛坯的截面為邊長為250mm的正方形；步驟四、采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機(jī)將步驟三中所述第一中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下30°C的條件下進(jìn)行一火次的第二中間鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到第二中間鍛坯；所述第二中間鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，所述第二中間鍛造的鍛造比為1.38，所述第二中間鍛造的終鍛溫度為830°C;所述第二中間鍛造的截面為直徑為240mm的圓形；步驟五、將步驟四中所述第二中間鍛坯鋸切下料，然后采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機(jī)將鋸切下料后的中間鍛坯進(jìn)行成形鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到半成品扁方形型材；所述成形鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次成形鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以下30°C;每火次成形鍛造均分2道次完成，每道次成形鍛造的鍛造比均為1.36，每火次成形鍛造的鍛造比均為1.85，所述成形鍛造的總鍛造比為3.42 ；每火次成形鍛造的終鍛溫度均為830°C ;所述半成品扁方形型材的長度為1600_，寬度為132mm，厚度為 IOOmm;步驟六、將步驟五中所述半成品扁方形型材進(jìn)行退火與矯直相結(jié)合的熱處理，得到TC17鈦合金扁方形型材；所述TC17鈦合金扁方形型材的長度為1600mm，寬度為132mm，厚度為IOOmm ;所述退火與矯直相結(jié)合的熱處理采用三階段熱處理制度，其中第一階段熱處理制度為:將所述半成品扁方形型材在溫度為830°C的退火爐中保溫Ih進(jìn)行第一退火處理，然后出爐進(jìn)行第一矯直處理，最后空冷至20°C室溫；第二階段熱處理制度為:將第一階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為790°C的退火爐中保溫4h進(jìn)行第二退火處理，然后水冷至20°C室溫；第三階段熱處理制度為:將第二階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為610°C的退火爐中保溫8h進(jìn)行第三退火處理，然后出爐進(jìn)行第二矯直處理，最后空冷至20°C室溫。本實(shí)施例制備的TC17鈦合金扁方形型材，在室溫(20 °C)條件下的拉伸強(qiáng)度彡1206MPa，屈服強(qiáng)度彡1162MPa，延伸率彡12%，斷面收縮率彡33% ;在高溫(370°C )條件下的拉伸強(qiáng)度> 930MPa ;持久性能合格；熱穩(wěn)定性能合格；超聲波探傷滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB5193-85 “鈦及鈦合金加工產(chǎn)品超聲波探傷方法”中A級(jí)要求；批次穩(wěn)定性高，成材率高。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制。凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除TC17鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TC17鈦合金鑄錠的截面為直徑為640mm 720mm的圓形； 步驟二、采用鍛造壓力機(jī)將步驟一中去除表面缺陷后的TC17鈦合金鑄錠進(jìn)行開坯鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到初級(jí)鍛坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以上120°C 170°C，所述初級(jí)鍛還的截面為邊長為220mm 250mm的正方形； 步驟三、采用鍛造壓力機(jī)將步驟二中所述初級(jí)鍛坯進(jìn)行第一中間鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到第一中間鍛坯；所述第一中間鍛造采用軸向反復(fù)鐓粗和拔長的鍛造方式，共分3 5火次完成，每火次第一中間鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以上10°C 30°C，所述第一中間鍛還的截面為邊長為220mm 250mm的正方形； 步驟四、采用鍛造壓力機(jī)將步驟三中所述第一中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下10°C 30°C的條件下進(jìn)行一火次的第二中間鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到第二中間鍛坯；所述第二中間鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，所述第二中間鍛造的截面為直徑為21 Omm 240mm的圓形； 步驟五、將步驟四中所述第二中間鍛坯鋸切下料，然后采用鍛造壓力機(jī)將鋸切下料后的第二中間鍛坯進(jìn)行成形鍛造，空冷后進(jìn)行表面修磨處理，得到半成品扁方形型材；所述成形鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次成形鍛造的始鍛溫度均為β相變點(diǎn)以下10°c 30°C;所述半成品扁方形型材的長度為850mm 1600mm,寬度為132mm,厚度為 65mm 10Omm ； 步驟六、將步驟五中所述半成品扁方形型材進(jìn)行退火與矯直相結(jié)合的熱處理，得到TC17鈦合金扁方形型材；所述TC17鈦合金扁方形型材的長度為850mm 1600mm，寬度為132mm,厚度為 65mm 100mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟一中所述TC17鈦合金鑄錠由TC17鈦合金自耗電極經(jīng)3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TC17鈦合金鑄錠中鋁的質(zhì)量百分含量為4.5% 5.5%，錫的質(zhì)量百分含量為1.5% 2.5%，錯(cuò)的質(zhì)量百分含量為1.5% 2.5%,鑰的質(zhì)量百分含量為3.5% 4.5%,鉻的質(zhì)量百分含量為3.8% 4.2%，氧的質(zhì)量百分含量為0.08% 0.12%，鐵的質(zhì)量百分含量為0.15% 0.20%，余量為鈦和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法,其特征在于,所述錫以T1-Sn中間合金的形式配入，所述鑰以A1-60MO中間合金的形式配入，所述鉻以Al-Cr中間合金的形式配入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟二中每火次開坯鍛造的鍛造比均為2.55 2.58，每火次開坯鍛造的終鍛溫度均不低于850。。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟三中每火次第一中間鍛造的鍛造比均為2.91 4.66，每火次第一中間鍛造的終鍛溫度均不低于800°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟四中所述第二中間鍛造的鍛造比為1.38 1.40，所述第二中間鍛造的終鍛溫度不低于800。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟五中每火次成形鍛造均分兩道次完成，每道次成形鍛造的鍛造比均為1.36 1.43，每火次成形鍛造的終鍛溫度均不低于800°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟二至步驟五中所述鍛造壓力機(jī)的額定壓力均為1700噸 2500噸。
9.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟六中所述退火與矯直相結(jié)合的熱處理采用三階段熱處理制度，其中第一階段熱處理制度為:將所述半成品扁方形型材在溫度為820°C 850°C的退火爐中保溫Ih進(jìn)行第一退火處理，然后出爐進(jìn)行第一矯直處理，最后空冷至20°C室溫；第二階段熱處理制度為:將第一階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為780°C 820°C的退火爐中保溫4h進(jìn)行第二退火處理，然后水冷至20°C室溫；第三階段熱處理制度為:將第二階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為610°C 650°C的退火爐中保溫8h進(jìn)行第三退火處理，然后出爐進(jìn)行第二矯直處理，最后空冷至20°C室溫。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，包括以下步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除表面缺陷；二、將TC17鈦合金鑄錠進(jìn)行開坯鍛造得到初級(jí)鍛坯；三、將初級(jí)鍛坯進(jìn)行第一中間鍛造得到第一中間鍛坯；四、將第一中間鍛坯進(jìn)行第二中間鍛造得到第二中間鍛坯；五、將第二中間鍛坯鋸切下料后進(jìn)行成形鍛造，得到半成品扁方形型材；六、將半成品扁方形型材進(jìn)行熱處理，得到長度為850mm～1600mm，寬度為132mm，厚度為65mm～100mm的TC17鈦合金扁方形型材。本發(fā)明技術(shù)方案完整，工藝可控性強(qiáng)，產(chǎn)品組織形貌均勻，綜合性能優(yōu)異，批次穩(wěn)定性高，成材率高，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B21J5/00GK103143660SQ20131009391
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者吳華, 侯鵬, 李進(jìn)元, 葉紅川, 李長亮, 楊建朝, 李明利, 呂利強(qiáng), 楊永福, 舒瀅, 郭征, 楊建 申請(qǐng)人:西部鈦業(yè)有限責(zé)任公司