CN103361586A - 一种提高tc4-dt钛合金板材强韧性的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法，包括以下步骤：一、将TC4-DT钛合金铸锭进行开坯锻造，得到第一锻坯；二、将第一锻坯进行第一镦拔锻造，得到第二锻坯；三、将第二锻坯进行第二镦拔锻造，得到第三锻坯；四、将第三锻坯进行拔长锻造，得到第四锻坯；五、将第四锻坯锯切下料，加热后进行板坯压制锻造，得到厚度为31mm～56mm的半成品板材；六、将半成品板材进行热处理和机加工处理，得到厚度为25mm～50mm的TC4-DT钛合金板材。采用本发明加工的TC4-DT钛合金板材组织性能均匀一致，强度、塑性及韧性得到良好匹配，批次稳定性好，综合性能优良。
Description
技术领域
本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法。
背景技术
钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好、耐热性高等优良特性，成为航空、航天、船舶等领域应用的重要结构材料。近年来，随着损伤容限准则在结构材料设计中的广泛应用，开发损伤容限型钛合金已成为各国争相研究的重点。国内外先后开发了一批具有较高的断裂韧度和疲劳裂纹扩展抗力的损伤容限型钛合金，如美国的Ti-6Al-4V ELI、Ti-62222S以及中国自主研制的TC2l、TC4-DT等，并已在飞机结构件中得到成功应用，如美国的F-16战斗机的水平尾翼、波音747的主起落架和AH-64A“阿帕奇”直升机的尾旋翼转动部件等均采用Ti-6Al-4V ELI钛合金，而中国的TC4-DT钛合金也已成功用于某型直升机传动部件等。
目前工业化生产中TC4-DT钛合金板材的加工方法主要是通过β相区开坯锻造成厚板坯，然后再在两相区多火次轧制成品板材。采用该方法获得的TC4-DT钛合金板材，加工流线明显，存在明显织构组织且在力学性能上存在各项异性。且大多数情况下为防止局部热效应过高，轧制温度设定较低，最终获得典型的等轴组织。从损伤容限角度考虑，等轴组织不利于提高材料的断裂韧性及疲劳裂纹扩展抗力，虽然可以通过β热处理来获得魏氏组织以提高材料的断裂韧性，但是由于粗大β晶粒及晶界α相的存在导致合金的塑性较差，不利于合金强度、塑性及韧性整体性能的提高。因此，如何通过优化TC4-DT钛合金板材的热加工工艺来获得理想的显微组织，实现合金强度-塑性-韧性的良好匹配，提高产品的质量稳定性，已成为TC4-DT钛合金加工关键技术开发的一项重要组成部分。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法。采用该方法加工的TC4-DT钛合金板材组织性能均匀一致，合金强度、塑性及韧性得到良好匹配，板材的探伤级别高，批次稳定性好，综合性能优良。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将TC4-DT钛合金铸锭进行开坯锻造，水冷后得到第一锻坯；所述TC4-DT钛合金铸锭为圆柱形铸锭，其截面直径为460mm～610mm；所述开坯锻造共分1～2火次完成，每火次开坯锻造的锻造比均为1.6～3.1，每火次开坯锻造前均对TC4-DT钛合金铸锭进行第一阶段加热处理，所述第一阶段加热处理的温度为1100℃～1150℃；
步骤二、将步骤一中所述第一锻坯进行第一镦拔锻造，水冷后得到第二锻坯；所述第一镦拔锻造共分2～3火次完成，每火次第一镦拔锻造的锻造比均为1.8，每火次第一镦拔锻造前均对第一锻坯进行第二阶段加热处理，所述第二阶段加热处理的温度为β相变点以上30℃～60℃；
步骤三、将步骤二中所述第二锻坯进行第二镦拔锻造，水冷后得到第三锻坯；所述第二镦拔锻造共分2～3火次完成，每火次第二镦拔锻造的锻造比均为1.8，每火次第二镦拔锻造前均对第二锻坯进行第三阶段加热处理，所述第三阶段加热处理的温度为β相变点以下20℃～30℃；
步骤四、将步骤三中所述第三锻坯进行拔长锻造，水冷后得到第四锻坯；所述拔长锻造共分1～2火次完成，每火次拔长锻造的锻造比均为2.0～2.8，每火次拔长锻造前均对第三锻坯进行第四阶段加热处理，所述第四阶段加热处理的温度为β相变点以下30℃～50℃；
步骤五、将步骤四中所述第四锻坯锯切下料后进行第五阶段加热处理，然后将第五阶段加热处理后的第四锻坯进行一火次的板坯压制锻造，空冷后得到厚度为31mm～56mm的半成品板材；所述第五阶段加热处理的温度为β相变点以下50℃～60℃；
步骤六、将步骤五中所述半成品板材置于加热炉中进行热处理，然后将热处理后的半成品板材进行机加工处理，得到厚度为25mm～50mm的TC4-DT钛合金板材；所述热处理采用两阶段热处理制度，其中第一阶段热处理的温度为930℃～970℃，第一阶段热处理的时间为1h～1.5h，第一阶段热处理后的冷却方式为水冷，第二阶段热处理的温度为500℃～600℃，第二阶段热处理的时间为4h～8h，第二阶段热处理后的冷却方式为空冷。
上述的一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法，其特征在于，步骤一中所述第一锻坯、步骤二中所述第二锻坯、步骤三中所述第三锻坯和步骤四中所述第四锻坯的截面形状均为正方形。
上述的一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法，其特征在于，步骤一至步骤五中各阶段加热处理的时间分别为：
步骤一中所述第一阶段加热处理的时间t1满足：0.6δ1≤t1≤1.0δ1，其中δ1为TC4-DT钛合金铸锭的截面直径，δ1的单位为mm，t1的单位为min；
步骤二中所述第二阶段加热处理的时间t2满足：0.7δ2≤t2≤1.0δ2，其中δ2为第一锻坯的截面边长，δ2的单位为mm，t2的单位为min；
步骤三中所述第三阶段加热处理的时间t3满足：0.7δ3≤t3≤1.0δ3，其中δ3为第二锻坯的截面边长，δ3的单位为mm，t3的单位为min；
步骤四中所述第四阶段加热处理的时间t4满足：0.7δ4≤t4≤1.0δ4，其中δ4为第三锻坯的截面边长，δ4的单位为mm，t4的单位为min；
步骤五中所述第五阶段加热处理的时间t5满足：0.8δ5≤t5≤1.0δ5，其中δ5为第四锻坯的截面边长，δ5的单位为mm，t5的单位为min。
上述的一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法，其特征在于，步骤一中每火次开坯锻造的终锻温度均不低于900℃，步骤二中每火次第一镦拔锻造的终锻温度均不低于850℃，步骤三中每火次第二镦拔锻造的终锻温度均不低于820℃，步骤四中每火次拔长锻造的终锻温度均不低于800℃，步骤五中所述板坯压制锻造的终锻温度不低于780℃。
上述的一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法，其特征在于，步骤一中所述开坯锻造、步骤二中所述第一镦拔锻造、步骤三中所述第二镦拔锻造和步骤四中所述拔长锻造采用的设备均为1600吨～2500吨油压机；步骤五中所述板坯压制锻造采用的设备为3吨～5吨空气锤。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明选取直径规格为460mm～610mm的圆柱形TC4-DT钛合金铸锭为原料，首先在1100℃～1150℃的高温条件下大锻造比开坯得到较小规格的第一锻坯，然后将第一锻坯依次经过多火次反复镦拔、拔长和压制锻造，最终得到成品板材；与传统板坯锻造工艺相比，本发明在开坯、镦拔和拔长锻造的过程中均采用锻后水冷的快速冷却方式，可提高过冷度，增加结晶核心，细化组织，在β转变组织中析出细小混乱交织的条状次生α相，在提高合金强度的同时提高塑性；随后通过固溶+时效两阶段热处理来控制等轴α相含量范围在20%～30%，而β转变组织中析出的条状次生α相含量增多，且分布混乱交织，长宽比约为8:1，在保证塑性的同时，有利于提高合金的强度及断裂韧性。
2、本发明通过多火次、大锻造比锻造及控制锻后水冷的方法，有效消除或减少变形死区，显著增加锻透性，细化组织，通过控制两阶段热处理温度及冷却速度，来调整初生等轴α相和条状次生α相含量的比例，以及条状次生α相的长宽比，有效提高合金的强度及断裂韧性。克服了传统工艺的不足，获得组织性能均匀一致、无明显加工流线、无各向异性的高质量TC4-DT钛合金板材。
3、采用本发明方法加工的TC4-DT钛合金板材组织性能均匀一致，合金的强度、塑性及韧性得到良好匹配，批次稳定性好，其综合性能达到国内外同类产品的领先水平。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法包括以下步骤：
步骤一、利用1600吨油压机将TC4-DT钛合金铸锭进行开坯锻造，水冷后得到第一锻坯；所述TC4-DT钛合金铸锭的截面形状为直径为460mm的圆形；所述开坯锻造共分1火次完成，所述开坯锻造的锻造比均为3.1，所述开坯锻造的终锻温度不低于900℃，且开坯锻造前对TC4-DT钛合金铸锭进行第一阶段加热处理，所述第一阶段加热处理的温度为1100℃～1150℃，所述第一阶段加热处理的保温时间为276min；所述第一锻坯的截面形状为边长为230mm的正方形；
步骤二、利用1600吨油压机将步骤一中所述第一锻坯进行第一镦拔锻造，水冷后得到第二锻坯；所述第一镦拔锻造共分2火次完成，每火次第一镦拔锻造的锻造比均为1.8，每火次第一镦拔锻造的终锻温度均不低于850℃，且每火次第一镦拔锻造前均对第一锻坯进行第二阶段加热处理，所述第二阶段加热处理的温度为β相变点以上50℃，所述第二阶段加热处理的保温时间为161min；所述第二锻坯的截面形状为边长为230min的正方形；
步骤三、利用1600吨油压机将步骤二中所述第二锻坯进行第二镦拔锻造，水冷后得到第三锻坯；所述第二镦拔锻造共分2火次完成，每火次第二镦拔锻造的锻造比均为1.8，每火次第二镦拔锻造的终锻温度均不低于820℃，且每火次第二镦拔锻造前均对第二锻坯进行第三阶段加热处理，所述第三阶段加热处理的温度为β相变点以下30℃，所述第三阶段加热处理的保温时间为161min；所述第三锻坯的截面形状为边长为230min的正方形；
步骤四、利用1600吨油压机将步骤三中所述第三锻坯进行拔长锻造，水冷后得到第四锻坯；所述拔长锻造共分1火次完成，拔长锻造的锻造比为2.7，拔长锻造的终锻温度不低于800℃，且拔长锻造前对第三锻坯进行第四阶段加热处理，所述第四阶段加热处理的温度为β相变点以下50℃，所述第四阶段加热处理的保温时间为161min；所述第四锻坯的截面形状为边长为140mm的正方形；
步骤五、将步骤四中所述第四锻坯锯切下料至长度为500mm后进行第五阶段加热处理，然后利用3吨空气锤将第五阶段加热处理后的第四锻坯进行一火次的板坯压制锻造，空冷后得到厚度为31mm的半成品板材；所述第五阶段加热处理的温度为β相变点以下60℃，所述第五阶段加热处理的保温时间为112min；所述板坯压制锻造的终锻温度不低于780℃；
步骤六、将步骤五中所述半成品板材置于加热炉中进行热处理，然后将热处理后的半成品板材进行机加工处理，得到厚度为25mm的TC4-DT钛合金板材；所述热处理采用两阶段热处理制度，其中第一阶段热处理的温度为960℃，第一阶段热处理的保温时间为1.5h，第一阶段热处理的冷却方式为水冷，第二阶段热处理的温度为550℃，第二阶段热处理的保温时间为6h，第二阶段热处理的冷却方式为空冷。
采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材与采用传统工艺制备的TC4-DT钛合金板材在25℃室温条件下的力学性能对比数据见表1。
表1实施例1TC4-DT钛合金板材与现有TC4-DT钛合金板性能对比数据
由表1可知，采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材的纵向性能和横向性能差异较小，有效地降低了TC4-DT钛合金板材的各向异性。采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材在强度提高的同时，将断裂韧性KIC平均提高了39%，由此说明采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材具有良好的强韧性。
实施例2
本实施例提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法包括以下步骤：
步骤一、利用2500吨油压机将TC4-DT钛合金铸锭进行开坯锻造，水冷后得到第一锻坯；所述TC4-DT钛合金铸锭的截面形状为直径为610mm的圆形；所述开坯锻造共分2火次完成，每火次开坯锻造的锻造比均为2.2，每火次开坯锻造的终锻温度均不低于900℃，且每火次开坯锻造前均对TC4-DT钛合金铸锭进行第一阶段加热处理，所述第一阶段加热处理的温度为1150℃，所述第一阶段加热处理的保温时间为480min；所述第一锻坯的截面形状为边长为250mm的正方形；
步骤二、利用2500吨油压机将步骤一中所述第一锻坯进行第一镦拔锻造，水冷后得到第二锻坯；所述第一镦拔锻造共分2火次完成，每火次第一镦拔锻造的锻造比均为1.8，每火次第一镦拔锻造的终锻温度均不低于850℃，且每火次第一镦拔锻造前均对第一锻坯进行第二阶段加热处理，所述第二阶段加热处理的温度为β相变点以上50℃，所述第二阶段加热处理的保温时间为200min；所述第二锻坯的截面形状为边长为250mm的正方形；
步骤三、利用2500吨油压机将步骤二中所述第二锻坯进行第二镦拔锻造，水冷后得到第三锻坯；所述第二镦拔锻造共分2火次完成，每火次第二镦拔锻造的锻造比均为1.8，每火次第二镦拔锻造的终锻温度均不低于820℃，且每火次第二镦拔锻造前均对第二锻坯进行第三阶段加热处理，所述第三阶段加热处理的温度为β相变点以下25℃，所述第三阶段加热处理的保温时间为200min；所述第三锻坯的截面形状为边长为250mm的正方形；
步骤四、利用2500吨油压机将步骤三中所述第三锻坯进行拔长锻造，水冷后得到第四锻坯；所述拔长锻造共分1火次完成，拔长锻造的锻造比为2.8，拔长锻造的终锻温度均不低于800℃，且拔长锻造前对第三锻坯进行第四阶段加热处理，所述第四阶段加热处理的温度为β相变点以下40℃，所述第四阶段加热处理的保温时间为200min；所述第四锻坯的截面形状为边长为150mm的正方形；
步骤五、将步骤四中所述第四锻坯锯切下料至长度为450mm后进行第五阶段加热处理，然后利用5吨空气锤将第五阶段加热处理后的第四锻坯进行一火次的板坯压制锻造，空冷后得到厚度为38mm的半成品板材；所述第五阶段加热处理的温度为β相变点以下55℃，所述第五阶段加热处理的保温时间为120min；所述板坯压制锻造的终锻温度不低于780℃；
步骤六、将步骤五中所述半成品板材置于加热炉中进行热处理，然后将热处理后的半成品板材进行机加工处理，得到厚度为32mm的TC4-DT钛合金板材；所述热处理采用两阶段热处理制度，其中第一阶段热处理的温度为970℃，第一阶段热处理的保温时间为1h，第一阶段热处理的冷却方式为水冷，第二阶段热处理的温度为500℃，第二阶段热处理的保温时间为8h，第二阶段热处理的冷却方式为空冷。
采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材与采用传统工艺制备的TC4-DT钛合金板材在25℃室温条件下的力学性能对比数据见表2。
表2实施例2TC4-DT钛合金板材与现有TC4-DT钛合金板性能对比数据
由表2可知，采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材的纵向性能和横向性能差异较小，有效地降低了TC4-DT钛合金板材的各向异性。采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材在强度提高的同时，将断裂韧性KIC平均提高了28%，由此说明采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材具有良好的强韧性。
实施例3
本实施例提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法包括以下步骤：
步骤一、利用2000吨油压机将TC4-DT钛合金铸锭进行开坯锻造，水冷后得到第一锻坯；所述TC4-DT钛合金铸锭的截面形状为直径为560mm的圆形；所述开坯锻造共分2火次完成，每火次开坯锻造的锻造比均为1.8，每火次开坯锻造的终锻温度均不低于900℃，且每火次开坯锻造前均对TC4-DT钛合金铸锭进行第一阶段加热处理，所述第一阶段加热处理的温度为1130℃，所述第一阶段加热处理的保温时间为390min；所述第一锻坯的截面形状为边长为280的正方形；
步骤二、利用2000吨油压机将步骤一中所述第一锻坯进行第一镦拔锻造，水冷后得到第二锻坯；所述第一镦拔锻造共分3火次完成，每火次第一镦拔锻造的锻造比均为1.8，每火次第一镦拔锻造的终锻温度均不低于850℃，且每火次第一镦拔锻造前均对第一锻坯进行第二阶段加热处理，所述第二阶段加热处理的温度为β相变点以上50℃，所述第二阶段加热处理的保温时间为252min；所述第二锻坯的截面形状为边长为280mm的正方形；
步骤三、利用2000吨油压机将步骤二中所述第二锻坯进行第二镦拔锻造，水冷后得到第三锻坯；所述第二镦拔锻造共分3火次完成，每火次第二镦拔锻造的锻造比均为1.8，每火次第二镦拔锻造的终锻温度均不低于820℃，且每火次第二镦拔锻造前均对第二锻坯进行第三阶段加热处理，所述第三阶段加热处理的温度为β相变点以下30℃，所述第三阶段加热处理的保温时间为252min；所述第三锻坯的截面形状为边长为280mm的正方形；
步骤四、利用2000吨油压机将步骤三中所述第三锻坯进行拔长锻造，水冷后得到第四锻坯；所述拔长锻造共分2火次完成，每火次拔长锻造的锻造比均为2.5，每火拔长锻造的终锻温度均不低于800℃，且每火次拔长锻造前均对第三锻坯进行第四阶段加热处理，所述第四阶段加热处理的温度为β相变点以下35℃，所述第四阶段加热处理的保温时间为252min；所述第四锻坯的截面形状为边长为155mm的正方形；
步骤五、将步骤四中所述第四锻坯锯切下料至长度为600mm后进行第五阶段加热处理，然后利用3吨空气锤将第五阶段加热处理后的第四锻坯进行一火次的板坯压制锻造，空冷后得到厚度为40mm的半成品板材；所述第五阶段加热处理的温度为β相变点以下60℃，所述第五阶段加热处理的保温时间为140min；所述板坯压制锻造的终锻温度不低于780℃；
步骤六、将步骤五中所述半成品板材置于加热炉中进行热处理，然后将热处理后的半成品板材进行机加工处理，得到厚度为35mm的TC4-DT钛合金板材；所述热处理采用两阶段热处理制度，其中第一阶段热处理的温度为950℃，第一阶段热处理的保温时间为1h，第一阶段热处理的冷却方式为水冷，第二阶段热处理的温度为600℃，第二阶段热处理的保温时间为4h，第二阶段热处理的冷却方式为空冷。
采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材与采用传统工艺制备的TC4-DT钛合金板材在25℃室温条件下的力学性能对比数据见表3。
表3实施例3TC4-DT钛合金板材与现有TC4-DT钛合金板性能对比数据
由表3可知，采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材的纵向性能和横向性能差异较小，有效地降低了TC4-DT钛合金板材的各向异性。采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材在强度提高的同时，将断裂韧性KIC平均提高了19%，由此说明采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材具有良好的强韧性。
实施例4
本实施例提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法包括以下步骤：
步骤一、利用2500吨油压机将TC4-DT钛合金铸锭进行开坯锻造，水冷后得到第一锻坯；所述TC4-DT钛合金铸锭的截面形状为直径为610mm的圆形；所述开坯锻造共分2火次完成，每火次开坯锻造的锻造比均为1.6，每火次开坯锻造的终锻温度均不低于900℃，且每火次开坯锻造前均对TC4-DT钛合金铸锭进行第一阶段加热处理，所述第一阶段加热处理的温度为1130℃，所述第一阶段加热处理的保温时间为610min；所述第一锻坯的截面形状为边长为330mm的正方形；
步骤二、利用2500吨油压机将步骤一中所述第一锻坯进行第一镦拔锻造，水冷后得到第二锻坯；所述第一镦拔锻造共分3火次完成，每火次第一镦拔锻造的锻造比均为1.8，每火次第一镦拔锻造的终锻温度均不低于850℃，且每火次第一镦拔锻造前均对第一锻坯进行第二阶段加热处理，所述第二阶段加热处理的温度为β相变点以上60℃，所述第二阶段加热处理的保温时间为330min；所述第二锻坯的截面形状为边长为330mm的正方形；
步骤三、利用2500吨油压机将步骤二中所述第二锻坯进行第二镦拔锻造，水冷后得到第三锻坯；所述第二镦拔锻造共分3火次完成，每火次第二镦拔锻造的锻造比均为1.8，每火次第二镦拔锻造的终锻温度均不低于820℃，且每火次第二镦拔锻造前均对第二锻坯进行第三阶段加热处理，所述第三阶段加热处理的温度为β相变点以下20℃，所述第三阶段加热处理的保温时间为330min；所述第三锻坯的截面形状为边长为330mm的正方形；
步骤四、利用2500吨油压机将步骤三中所述第三锻坯进行拔长锻造，水冷后得到第四锻坯；所述拔长锻造共分2火次完成，每火次拔长锻造的锻造比均为2.0，每火次拔长锻造的终锻温度均不低于800℃，且每火次拔长锻造前均对第三锻坯进行第四阶段加热处理，所述第四阶段加热处理的温度为β相变点以下30℃，所述第四阶段加热处理的保温时间为330min；所述第四锻坯的截面形状为边长为160mm的正方形；
步骤五、将步骤四中所述第四锻坯锯切下料至300mm后进行第五阶段加热处理，然后利用5吨空气锤将第五阶段加热处理后的第四锻坯进行一火次的板坯压制锻造，空冷后得到厚度为56mm的半成品板材；所述第五阶段加热处理的温度为β相变点以下60℃，所述第五阶段加热处理的保温时间为160min；所述板坯压制锻造的终锻温度不低于780℃；
步骤六、将步骤五中所述半成品板材置于加热炉中进行热处理，然后将热处理后的半成品板材进行机加工处理，得到厚度为50mm的TC4-DT钛合金板材；所述热处理采用两阶段热处理制度，其中第一阶段热处理的温度为930℃，第一阶段热处理的保温时间为1.5h，第一阶段热处理的冷却方式为水冷，第二阶段热处理的温度为600℃，第二阶段热处理的保温时间为4h，第二阶段热处理的冷却方式为空冷。
采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材与采用传统工艺制备的TC4-DT钛合金板材在25℃室温条件下的力学性能对比数据见表4。
表4实施例4TC4-DT钛合金板材与现有TC4-DT钛合金板性能对比数据
由表4可知，采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材的纵向性能和横向性能差异较小，有效地降低了TC4-DT钛合金板材的各向异性。采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材在强度提高的同时，将断裂韧性KIC平均提高了25%，由此说明采用本实施例加工的TC4-DT钛合金板材具有良好的强韧性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将TC4-DT钛合金铸锭进行开坯锻造，水冷后得到第一锻坯；所述TC4-DT钛合金铸锭为圆柱形铸锭，其截面直径为460mm～610mm；所述开坯锻造共分1～2火次完成，每火次开坯锻造的锻造比均为1.6～3.1，每火次开坯锻造前均对TC4-DT钛合金铸锭进行第一阶段加热处理，所述第一阶段加热处理的温度为1100℃～1150℃；
步骤二、将步骤一中所述第一锻坯进行第一镦拔锻造，水冷后得到第二锻坯；所述第一镦拔锻造共分2～3火次完成，每火次第一镦拔锻造的锻造比均为1.8，每火次第一镦拔锻造前均对第一锻坯进行第二阶段加热处理，所述第二阶段加热处理的温度为β相变点以上30℃～60℃；
步骤三、将步骤二中所述第二锻坯进行第二镦拔锻造，水冷后得到第三锻坯；所述第二镦拔锻造共分2～3火次完成，每火次第二镦拔锻造的锻造比均为1.8，每火次第二镦拔锻造前均对第二锻坯进行第三阶段加热处理，所述第三阶段加热处理的温度为β相变点以下20℃～30℃；
步骤四、将步骤三中所述第三锻坯进行拔长锻造，水冷后得到第四锻坯；所述拔长锻造共分1～2火次完成，每火次拔长锻造的锻造比均为2.0～2.8，每火次拔长锻造前均对第三锻坯进行第四阶段加热处理，所述第四阶段加热处理的温度为β相变点以下30℃～50℃；
步骤五、将步骤四中所述第四锻坯锯切下料后进行第五阶段加热处理，然后将第五阶段加热处理后的第四锻坯进行一火次的板坯压制锻造，空冷后得到厚度为31mm～56mm的半成品板材；所述第五阶段加热处理的温度为β相变点以下50℃～60℃；
步骤六、将步骤五中所述半成品板材置于加热炉中进行热处理，然后将热处理后的半成品板材进行机加工处理，得到厚度为25mm～50mm的TC4-DT钛合金板材；所述热处理采用两阶段热处理制度，其中第一阶段热处理的温度为930℃～970℃，第一阶段热处理的时间为1h～1.5h，第一阶段热处理后的冷却方式为水冷，第二阶段热处理的温度为500℃～600℃，第二阶段热处理的时间为4h～8h，第二阶段热处理后的冷却方式为空冷。
2.根据权利要求1所述的一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法，其特征在于，步骤一中所述第一锻坯、步骤二中所述第二锻坯、步骤三中所述第三锻坯和步骤四中所述第四锻坯的截面形状均为正方形。
3.根据权利要求2所述的一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法，其特征在于，步骤一至步骤五中各阶段加热处理的时间分别为：
步骤一中所述第一阶段加热处理的时间t1满足：0.6δ1≤t1≤1.0δ1，其中δ1为TC4-DT钛合金铸锭的截面直径，δ1的单位为mm，t1的单位为min；
步骤二中所述第二阶段加热处理的时间t2满足：0.7δ2≤t2≤1.0δ2，其中δ2为第一锻坯的截面边长，δ2的单位为mm，t2的单位为min；
步骤三中所述第三阶段加热处理的时间t3满足：0.7δ3≤t3≤1.0δ3，其中δ3为第二锻坯的截面边长，δ3的单位为mm，t3的单位为min；
步骤四中所述第四阶段加热处理的时间t4满足：0.7δ4≤t4≤1.0δ4，其中δ4为第三锻坯的截面边长，δ4的单位为mm，t4的单位为min；
步骤五中所述第五阶段加热处理的时间t5满足：0.8δ5≤t5≤1.0δ5，其中δ5为第四锻坯的截面边长，δ5的单位为mm，t5的单位为min。
4.根据权利要求1所述的一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法，其特征在于，步骤一中每火次开坯锻造的终锻温度均不低于900℃，步骤二中每火次第一镦拔锻造的终锻温度均不低于850℃，步骤三中每火次第二镦拔锻造的终锻温度均不低于820℃，步骤四中每火次拔长锻造的终锻温度均不低于800℃，步骤五中所述板坯压制锻造的终锻温度不低于780℃。
5.根据权利要求1所述的一种提高TC4-DT钛合金板材强韧性的加工方法，其特征在于，步骤一中所述开坯锻造、步骤二中所述第一镦拔锻造、步骤三中所述第二镦拔锻造和步骤四中所述拔长锻造采用的设备均为1600吨～2500吨油压机；步骤五中所述板坯压制锻造采用的设备为3吨～5吨空气锤。
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