CN105063527B - 一种ta5‑a合金饼材锻坯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种α型钛合金锻坯的制备方法,依次通过开坯锻造、中间坯锻造、棒坯锻造和成品锻坯锻造，得到了α型钛合金锻坯。本发明通过在中间坯锻造时采用相变点以上镦拔从而破碎粗大的铸态组织，并在相变点以下镦拔进一步细化及均匀化组织；成品锻坯锻造采用“β锻”，且保证锻坯具有足够的变形量，从而使锻坯获得少量等轴α+粗大片层状α组织，继而得到满足技术要求的高性能的TA5‑A合金饼材。
Description
技术领域
本发明属于合金制备领域，涉及一种TA5-A合金饼材锻坯的制备方法。
背景技术
TA5-A合金，名义成分为Ti-4Al-0.005B，是耐蚀、中强、可焊的α钛合金，其抗拉强度比工业纯钛高，但塑性稍差，有良好的焊接性能及耐腐蚀性能。该合金在退火状态下可用作海水腐蚀环境下的结构材料，目前广泛应用于船舶、舰船的各类机械部件，也应用于各类兵器制造。由于该合金为全α型钛合金，强化热处理对改善合金性能效果很不明显，因此，通过制定合理的锻造工艺，是获的满足标准要求的锻坯制备的关键技术之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种TA5-A合金饼材锻坯的制备方法，锻造得到的TA5-A合金饼材，组织均匀，性能优异。
本发明所采用的技术方案是，一种TA5-A合金饼材锻坯的制备方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，开坯锻造：
将钛合金铸锭置于电阻炉中加热，保温后出炉，然后对铸锭进行两镦两拔，锻造后的坯料在空气中自然冷却；
步骤2，中间坯锻造：
将经步骤1开坯后的坯料依次进行组织相变点以上锻造和组织相变点以下锻造；
步骤3，棒坯锻造：
对经步骤2锻造得到中间坯进行摔圆，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到棒坯；
步骤4，成品锻坯锻造：
对棒坯进行β锻镦饼锻造，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到成品锻坯。
本发明的特点还在于，
步骤1中加热温度为1100～1200℃，保温时间为240～480min，终锻温度控制在750℃以上，开坯锻造的锻比为1.8～2.0。
步骤2中组织相变点以上锻造，具体为：将开坯后的坯料加热至1000～1150℃,进行1～2火次镦拔锻造，每火次锻造均采用两镦两拔，终锻温度控制在750℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却。
步骤2中组织相变点以上锻造的锻比为1.8～2.0。
步骤2中组织相变点以下锻造，具体为：将组织相变点以上锻造的坯料加热至900～1000℃，进行2～3火次镦拔锻造，每火次锻造均采用两镦两拔，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到中间坯。
步骤2中组织相变点以下锻造的锻比为1.5～2.0。
步骤3中棒坯锻造的加热温度为900～980℃，摔圆时锻坯的变形量在20％以上，终锻温度控制在700℃以上。
步骤4中锻造加热温度为1000℃～1050℃，镦饼过程的变形量大于40％，终锻温度控制在700℃以上。
本发明的有益效果是，本发明通过在中间坯锻造时采用相变点以上镦拔从而破碎粗大的铸态组织，并在相变点以下镦拔进一步细化及均匀化组织；成品锻坯锻造采用“β锻”，且保证锻坯具有足够的变形量，从而使锻坯获得少量等轴α+粗大片层状α组织，继而得到满足技术要求的高性能的TA5-A合金饼材。
附图说明
图1是本发明实施例1制备得到的成品锻坯的低倍组织图；
图2是本发明实施例1制备得到的成品锻坯的显微组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种TA5-A合金饼材锻坯的制备方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，开坯锻造：
选取规格为Ф620～820mm的钛合金铸锭，将铸锭置于电阻炉中加热至1100～1200℃，保温240～480min后出炉，然后对铸锭进行两镦两拔，锻比控制在1.8～2.0之间，以充分破碎粗大铸态组织，锻造后的坯料在空气中自然冷却。
步骤2，中间坯锻造：
1)将开坯后的坯料在组织相变点以上，即将坯料加热至1000～1150℃温度,进行1～2火次镦拔锻造，每火次锻造均采用两镦两拔，锻比控制在1.8～2.0之间，控制终锻温度在750℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却。
2)将经1)锻造后的坯料在组织相变点以下，即将1)锻造后的坯料加热至900～1000℃温度，进行2～3火次镦拔锻造，每火次锻造均采用两镦两拔，锻比控制在1.5～2.0之间，终锻温度控制终锻温度在700℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到中间坯。
相变点以上锻造是为了进一步破碎粗大铸态组织，相变点以下锻造能够使组织充分细化和均匀。
步骤3，棒坯锻造：
对经步骤2锻造得到中间坯进行棒坯锻造：锻造时加热温度在900～980℃，棒坯在摔圆时应保证有20％以上的变形量，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到棒坯。
步骤4，成品锻坯锻造：
对棒坯进行β锻镦饼锻造，即将棒坯加热至1000℃～1050℃镦饼，镦饼过程保证变形量大于40％，以充分细化组织，控制终锻温度在700℃以上，锻造后的铸锭在空气中自然冷却。
实施例1
步骤1，开坯锻造：
选取规格为Ф620mm的钛合金铸锭，铸锭化学成分如表1所示，将铸锭置于电阻炉中加热至1110℃±10℃，保温270±30min后出炉，然后对铸锭进行两镦两拔，锻比控制在1.8，锻造后的坯料在空气中自然冷却。
表1实施例1中铸锭的化学成分
步骤2，中间坯锻造：
1)将开坯后的坯料分别在1040℃和1000℃下进行两火次镦拔锻造，锻造进行两镦两拔，锻比控制在1.8，终锻温度控制在750℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却。
2)将经1)锻造后的铸锭在900～930℃下，进行2～3火次镦拔锻造，锻造均为两镦两拔，锻比控制在1.5，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到中间坯。
步骤3，棒坯锻造：
对经步骤2锻造得到中间坯进行棒坯锻造：锻造时加热温度在910℃±10℃，棒坯在摔圆时应保证有20％以上的变形量，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到棒坯。
步骤4，成品锻坯锻造：
将棒坯加热至1010℃±10℃镦饼，镦饼过程变形量大于45％，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的锻坯在空气中自然冷却。
实施例2
步骤1，开坯锻造：
选取规格为Ф820mm的钛合金铸锭，铸锭化学成分如表2所示，将铸锭置于电阻炉中加热至1170℃±10℃，保温450±30min后出炉，然后对铸锭进行两镦两拔，锻比控制在1.9，锻造后的坯料在空气中自然冷却。
表2实施例2中铸锭的化学成分
步骤2，中间坯锻造：
1)将开坯后的坯料分别在1100℃和1050℃下进行两火次镦拔锻造，锻造进行两镦两拔，锻比控制在1.85，终锻温度控制在750℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却。
2)将经1)锻造后的坯料在950～980℃下，进行2～3火次镦拔锻造，锻造均为两镦两拔，锻比控制在1.75，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到中间坯。
步骤3，棒坯锻造：
对经步骤2锻造得到中间坯进行棒坯锻造：锻造时加热温度在960℃±10℃，棒坯在摔圆时应保证有20％以上的变形量，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到棒坯。
步骤4，成品锻坯锻造：
将棒坯加热至1025℃±10℃镦饼，镦饼过程变形量大于50％，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的锻坯在空气中自然冷却。
实施例3
步骤1，开坯锻造：
选取规格为Ф720mm的钛合金铸锭，将铸锭置于电阻炉中加热至1190℃±10℃，保温350±30min后出炉，然后对铸锭进行两镦两拔，锻比控制在2.0，锻造后的坯料在空气中自然冷却。
步骤2，中间坯锻造：
1)将开坯后的铸锭分别在1150℃和1100℃下进行两火次镦拔锻造，锻造进行两镦两拔，锻比控制在2.0，终锻温度控制在750℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却。
2)将经1)锻造后的铸锭在970～1000℃下，进行2～3火次镦拔锻造，锻造均为两镦两拔，锻比控制在2.0，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的铸锭在空气中自然冷却，得到中间坯。
步骤3，棒坯锻造：
对经步骤2锻造得到中间坯进行棒坯锻造：锻造时加热温度在970℃±10℃，棒坯在摔圆时应保证有20％以上的变形量，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到棒坯。
步骤4，成品锻坯锻造：
将棒坯加热至1040℃±10℃镦饼，镦饼过程变形量大于55％，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的锻坯在空气中自然冷却。
对实施例1中制得的锻坯，进行力学性能测试，结果如表3所示：
表3锻坯力学性能检测结果
由上表可知，本发明制备得到的钛合金锻坯的力学性能符合技术条件要求，且有一定的富裕度。
对实施例1中制备得到的锻坯取样，观察其组织结构，图1是锻坯的低倍组织图，图2是锻坯的显微组织图。由图1可见，锻坯的低倍组织无裂纹、折叠、气孔、偏析、金属和非金属夹杂及其他肉眼可见的冶金缺陷，组织以半模糊晶为主要特征。由图2可见，锻坯的显微组织为少量等轴α+粗大片状α组织。
Claims (5)
1.一种TA5-A合金饼材锻坯的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1，开坯锻造：
选取规格为Ф620～820mm的钛合金铸锭，将钛合金铸锭置于电阻炉中加热，保温后出炉，然后对铸锭进行两镦两拔，锻造后的坯料在空气中自然冷却；
步骤2，中间坯锻造：
将经步骤1开坯后的坯料依次进行组织相变点以上锻造和组织相变点以下锻造；
所述组织相变点以上锻造，具体为：将开坯后的铸锭加热至1000～1150℃，进行1～2火次镦拔锻造，每火次锻造均采用两镦两拔，终锻温度控制在750℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却；
所述组织相变点以下锻造，具体为：将组织相变点以上锻造的坯料加热至900～1000℃，进行2～3火次镦拔锻造，每火次锻造均采用两镦两拔，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到中间坯；
步骤3，棒坯锻造：
对经步骤2锻造得到中间坯进行摔圆，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到棒坯；
步骤4，成品锻坯锻造：
对棒坯采用β锻镦饼锻造，锻造加热温度为1000℃～1050℃，镦饼过程的变形量大于40％，终锻温度控制在700℃以上，锻造后的坯料在空气中自然冷却，得到成品锻坯。
2.根据权利要求1所述的一种TA5-A合金饼材锻坯的制备方法，其特征在于，所述步骤1中加热温度为1100～1200℃，保温时间为240～480min，终锻温度控制在750℃以上，开坯锻造的锻比为1.8～2.0。
3.根据权利要求1所述的一种TA5-A合金饼材锻坯的制备方法，其特征在于，所述步骤2中组织相变点以上锻造的锻比为1.8～2.0。
4.根据权利要求1所述的一种TA5-A合金饼材锻坯的制备方法，其特征在于，所述步骤2中组织相变点以下锻造的锻比为1.5～2.0。
5.根据权利要求1所述的一种TA5-A合金饼材锻坯的制备方法，其特征在于，所述步骤3中棒坯锻造的加热温度为900～980℃，摔圆时锻坯的变形量在20％以上，终锻温度控制在700℃以上。
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