本發(fā)明屬于鈦合金材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材的制備方法。

背景技術(shù)：

ti6al4v是一種典型的兩相鈦合金，具有低的密度、合適的強(qiáng)度和高的疲勞強(qiáng)度以及優(yōu)良的耐腐蝕性等特點(diǎn)，在航空、航天、生物醫(yī)用等領(lǐng)域被廣泛使用。ti6al4v鈦合金于1954年研制成功，現(xiàn)已發(fā)展成為世界各國(guó)通用的鈦合金，占到鈦合金總產(chǎn)量50％，占到全部鈦合金加工件的90％，是目前用量最大的鈦合金。ti6al4v鈦合金棒絲材的傳統(tǒng)加工工藝較為保守，一般通過(guò)反復(fù)鐓拔鍛造來(lái)實(shí)現(xiàn)鑄態(tài)組織的破碎和細(xì)化，棒材的組織要求滿足ettc2標(biāo)準(zhǔn)圖譜的a1-a9級(jí)，較為粗獷。

近年隨著產(chǎn)品應(yīng)用研究的深入，零件對(duì)棒材原料的要求越來(lái)越高，普遍認(rèn)為ti6al4v鈦合金具有細(xì)小均勻、彌散分布的α+β相時(shí)，棒材室溫綜合性能優(yōu)良，具有高的疲勞強(qiáng)度和良好的損傷容限性。ti6al4v鈦合金傳統(tǒng)工藝普及率高，但采用常規(guī)的制備方法很難生產(chǎn)出橫縱向組織細(xì)小均勻的棒材產(chǎn)品，尤其是批量生產(chǎn)時(shí)穩(wěn)定性控制難度更大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材的制備方法，解決了現(xiàn)有方法難以穩(wěn)定生產(chǎn)出組織細(xì)小、性能穩(wěn)定的大規(guī)格ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，鑄錠開(kāi)坯：

選取成分均勻的ti6al4v鈦合金鑄錠，在β轉(zhuǎn)變溫度以上加熱保溫，采用一火次鐓拔鍛造；

步驟2，中間坯加工：

將經(jīng)步驟1開(kāi)坯的坯料，在β轉(zhuǎn)變溫度以下加熱保溫，采用多火次直拔鍛造；

步驟3，棒坯加工：

將經(jīng)步驟2鍛造的坯料在β轉(zhuǎn)變溫度以下加熱保溫，采用一或兩火次軋制為棒坯；

步驟4，熱處理精整：

對(duì)步驟3加工得到的棒坯進(jìn)行熱處理，然后矯直磨光，即得到ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1中加熱溫度為β轉(zhuǎn)變溫度以上170℃～200℃，最短保溫時(shí)間為r坯為坯料直徑，單位量綱mm。

步驟1中鍛比為1.8～2.4，累積變形量為63％～70％。

步驟2中加熱溫度為β轉(zhuǎn)變溫度以下50℃～70℃，最短保溫時(shí)間為最長(zhǎng)保溫時(shí)間為r坯為坯料直徑，單位量綱mm。

步驟2中單火次變形量為40％～65％，累積變形量≥93％。

步驟3中加熱溫度為β轉(zhuǎn)變溫度以下80℃～100℃，最短保溫時(shí)間為最長(zhǎng)保溫時(shí)間為r坯為坯料直徑，單位量綱mm。

步驟3中單火次變形量≥58％，累積變形量≥80％。

步驟4中熱處理溫度為700℃～750℃，保溫時(shí)間為1h～2h，冷卻方式為空冷。

本發(fā)明的有益效果是，一種ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材的制備方法，通過(guò)重型液壓機(jī)鍛造與軋制的配合，結(jié)合較低的變形溫度和單火次大變形，來(lái)實(shí)現(xiàn)棒材的組織控制。采用本發(fā)明方法制備得到ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材，比傳統(tǒng)工藝(反復(fù)鐓拔)流程短，成本低，橫向組織晶粒細(xì)小、均勻，滿足ettc2評(píng)級(jí)圖a1-a3級(jí)，各項(xiàng)性能均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明制備得到的ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材的橫向組織高倍圖；

圖2是傳統(tǒng)加工技術(shù)得到ti6al4v鈦合金棒材的橫向組織高倍圖；

圖3是本發(fā)明制備得到的ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材的各項(xiàng)力學(xué)性能圖。

具體實(shí)施方式

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。

本發(fā)明一種ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材的制備方法，用于制備直徑≤φ37mm的ti6al4v(含eli)鈦合金細(xì)晶棒材，具體包括以下步驟：

步驟1，選取成分均勻的ti6al4v鈦合金鑄錠，置于箱式電阻爐中，在β轉(zhuǎn)變溫度以上170℃～200℃加熱，最短保溫時(shí)間為(其中r坯為所加熱坯料半徑mm)，采用一火次鐓拔鍛造，鍛比為1.8～2.4，累積變形量為63％～70％。

步驟2，在箱式電阻爐中，對(duì)步驟1得到的棒坯，β轉(zhuǎn)變溫度以下50℃～70℃加熱，最短保溫時(shí)間為最長(zhǎng)保溫時(shí)間為采用多火次直拔鍛造，單火次變形量為40％～65％，累積變形量≥93％。

步驟3，步驟2鍛造的坯料采用箱式電阻爐，在β轉(zhuǎn)變溫度以下80℃～100℃加熱，采用一或兩火次軋制，單火次變形量≥58％，累積變形量≥80％。

步驟4，對(duì)經(jīng)步驟3加工的棒坯在700℃～750℃下保溫1h～2h后空冷進(jìn)行熱處理，然后矯直磨光，即得到ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材。

本發(fā)明通過(guò)重型液壓機(jī)鍛造與軋制的配合，結(jié)合較低的變形溫度和單火次大變形，來(lái)實(shí)現(xiàn)棒材的組織控制。傳統(tǒng)ti6al4v鈦合金鑄錠依靠在β轉(zhuǎn)變溫度以上反復(fù)鐓拔破碎組織，配合后期在β轉(zhuǎn)變溫度以下30℃～40℃熱加工，來(lái)實(shí)現(xiàn)棒材的加工，得到的產(chǎn)品組織只能滿足ettc2評(píng)級(jí)圖a1-a7級(jí)。采用本發(fā)明方法制備得到ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材，比傳統(tǒng)工藝(反復(fù)鐓拔)流程短，效率高，成本低，橫向組織晶粒細(xì)小、均勻，滿足ettc2評(píng)級(jí)圖a1-a3級(jí)，各項(xiàng)性能均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1是采用本發(fā)明方法制備得到的ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材的橫向組織×200倍圖，從圖中可以看出棒材的橫向組織均勻細(xì)小，滿足ettc2評(píng)級(jí)圖a2水平。圖2是傳統(tǒng)加工工藝得到ti6al4v鈦合金棒材的橫向組織×200倍圖，可以看出明顯比圖1粗大。圖3是本發(fā)明制備得到的ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材的各項(xiàng)力學(xué)性能圖。從圖中可以看出其各項(xiàng)力學(xué)性能都達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求。

實(shí)施例1

選取成分均勻的φ690mmti6al4v鑄錠(β轉(zhuǎn)變溫度實(shí)測(cè)1000℃)，置于箱式電阻爐中，在1170℃下保溫450min后，鐓拔至φ380mm(累積變形量為70％)，道次鍛比為2.0～2.4。φ380mm棒坯置于箱式電阻爐中，950℃下保溫，4火次鍛造至φ95mm(累積變形量93％)，火次變形量為40％～55％。φ95mm坯料在箱式電阻爐中，920℃下保溫80min，采用2火次軋至φ25mm(累積變形量93％)，火次變形量為62％～85％，φ25mm棒坯在700℃下保溫2h進(jìn)行熱處理，然后矯直磨光，即得到ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材。

實(shí)施例2

選取成分均勻的φ690mmti6al4v鑄錠(β轉(zhuǎn)變溫度實(shí)測(cè)990℃)，置于箱式電阻爐中，在1190℃下保溫450min后，鐓拔至φ400mm(累積變形量為66％)，道次鍛比為1.9～2.3。φ400mm棒坯置于箱式電阻爐中，930℃下保溫，4火次鍛造至φ85mm(累積變形量95％)，火次變形量為45％～60％。φ85mm坯料在箱式電阻爐中，900℃下保溫70min，采用1火次軋至φ37mm，累積變形量80％，φ37mm棒坯在730℃下保溫1.5h進(jìn)行熱處理，然后矯直磨光，即得到ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材。

實(shí)施例3

選取成分均勻的φ690mmti6al4v鑄錠(β轉(zhuǎn)變溫度實(shí)測(cè)1000℃)，置于箱式電阻爐中，在1190℃下保溫450min后，鐓拔至φ420mm(累積變形量為63％)，道次鍛比為1.8～2.2。φ420mm棒坯置于箱式電阻爐中，930℃下保溫，4火次鍛造至φ85mm(累積變形量96％)，火次變形量為45％～65％。φ85mm坯料在箱式電阻爐中，900℃下保溫70min，采用2火次軋至φ15mm(累積變形量96％)，火次變形量為63％～90％，對(duì)φ15mm棒坯在750℃下保溫1h進(jìn)行熱處理，然后矯直磨光，即得到ti6al4v鈦合金細(xì)晶棒材。