CN106425327B - 一种大规格tc4钛合金环件的制备方法 - Google Patents

一种大规格tc4钛合金环件的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106425327B
CN106425327B CN201611080026.7A CN201611080026A CN106425327B CN 106425327 B CN106425327 B CN 106425327B CN 201611080026 A CN201611080026 A CN 201611080026A CN 106425327 B CN106425327 B CN 106425327B
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium alloy
temperature
soaking time
ring
big specification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611080026.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106425327A (zh
Inventor
贾蔚菊
毛小南
张永强
赵恒章
郭萍
侯红苗
潘浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Original Assignee
Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research filed Critical Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Priority to CN201611080026.7A priority Critical patent/CN106425327B/zh
Publication of CN106425327A publication Critical patent/CN106425327A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106425327B publication Critical patent/CN106425327B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明提供了一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，该方法为：一、将TC4钛合金坯料加热至工艺温度并保温，进行两镦两拔锻造；二、将TC4钛合金坯料加热至工艺温度并保温，进行镦粗和冲孔，得到TC4钛合金环坯；三、将TC4钛合金环坯加热至工艺温度并保温，然后进行扩孔；四、将TC4钛合金环坯加热至工艺温度并保温，然后进行轧制；五、将TC4钛合金环坯加热工艺温度并保温，整形后空冷；六、对TC4钛合金环坯进行退火处理，得到外径为720mm～1300mm的大规格TC4钛合金环件。该方法制备的大规格TC4钛合金环件由α等轴相和β转变组织构成，微观组织均匀、细小，无原始β晶界，且在具有较高强度的同时塑性良好。

Description

一种大规格TC4钛合金环件的制备方法
技术领域
本发明属于钛合金加工技术领域，具体涉及一种大规格TC4钛合金环件的制备方法。
背景技术
TC4钛合金具有优异的综合性能，是应用最为广泛的一种两相钛合金，用其制备的环材也大量的应用于飞机结构件上，并且要求的环件尺寸逐渐增大。钛合金环件通常先采用锻造来获得坯料，然后通过轧环机进行轧制。由于大规格环件的坯料尺寸较大，材料内部往往出现组织不均匀、晶粒粗大的现象，从而影响成品的力学性能。另外，为了保证大规格环件性能及尺寸要求，往往投入的坯料余量较大，使得材料的利用率较低。因此，有必要发明一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，确保获得良好力学性能的同时带来一定的经济效益。
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，提供一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，该方法通过严格控制制备过程中TC4钛合金坯料的加热工艺温度和变形情况，可获得微观组织均匀、细小，力学性能良好且材料利用率高的TC4钛合金环件。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将横截面为圆形的TC4钛合金坯料加热至工艺温度并保温，然后进行两镦两拔锻造，其中，保温的保温时间t1＝加热系数η1×δ1，δ1为所述TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η1＝0.6～1.0，保温时间t1的单位为min；所述两镦两拔锻造的过程中每次镦粗的变形量均为40％～60％，所述两镦两拔锻造的终锻温度不低于800℃，且经两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料恢复至其初始高度；所述TC4钛合金坯料的初始组织结构为α等轴+β转变两相组织结构，所述工艺温度为TC4钛合金相变点以下15℃～50℃；
步骤二、将步骤一中两镦两拔锻造后的TC4钛合金坯料回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后依次进行镦粗和冲孔，得到TC4钛合金环坯，所述TC4钛合金环坯的内径为其外径的20％～23％，其中，保温的保温时间t2＝加热系数η2×δ2，δ2为两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η2＝0.3～0.5，保温时间t2的单位为min；
步骤三、将步骤二中所述TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用马架扩孔使TC4钛合金环坯的内径为其外径的35％～63％，扩孔后整形；其中，保温的保温时间t3＝加热系数η3×δ3，δ3为扩孔前TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η3＝0.5，保温时间t3的单位为min；所述扩孔的过程中保持TC4钛合金环坯的温度不低于800℃；
步骤四、将步骤三中整形后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用轧环机进行轧制，轧制后TC4钛合金环坯的内径为其外径的61％～84％，所述轧制的终轧温度不低于800℃；其中，保温的保温时间t4＝加热系数η4×δ4，δ4为整形后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η4＝0.6～1.0，保温时间t4的单位为min；
步骤五、将步骤四中轧制后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，进行整形后空冷；其中，保温的保温时间t5＝加热系数η5×δ5，δ5为轧制后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η5＝0.2～0.4，保温时间t5的单位为min；
步骤六、对步骤五中空冷后的TC4钛合金环坯进行退火处理，得到外径为720mm～1300mm的大规格TC4钛合金环件；所述退火处理的温度为600℃～800℃，时间为1h～3h。
上述的一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，其特征在于，步骤二中对镦粗后和冲孔后的TC4钛合金坯料均进行整形。
上述的一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，其特征在于，步骤二中所述镦粗的变形量为50％～60％。
上述的一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，其特征在于，步骤六中所述退火处理的温度为700℃～800℃，时间为1.5h～3h。
上述的一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为750℃，时间为2h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.本发明将制备过程中加热的工艺温度控制在TC4钛合金坯料相变点以下15℃～30℃，并采用大变形量的两镦两拔锻造工艺，能够使TC4钛合金的微观组织更加均匀细小，有利于获得良好的综合性能。
2.本发明优选在TC4钛合金坯料镦粗后及冲孔完成后均进行整形，可以保证大型坯料的金属分布均匀，提高材料利用率，降低大型环件尺寸的精度风险。
3.本发明中冲孔得到内径为其外径20％～23％的TC4钛合金环坯，TC4钛合金环坯的内径较小，给后续扩孔变形留有较大的变形量，使材料变形更加充分均匀，同时材料利用率大幅提高。
4.本发明在轧制完成后增加了整形工序，保证了大规格TC4钛合金环件的尺寸精度及平整度，有利于后续的机械加工。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的大规格TC4钛合金环件的高倍组织照片。
图2为本发明实施例2制备的大规格TC4钛合金环件的高倍组织照片。
图3为本发明实施例3制备的大规格TC4钛合金环件的高倍组织照片。
图4为本发明实施例4制备的大规格TC4钛合金环件的高倍组织照片。
图5为本发明实施例5制备的大规格TC4钛合金环件的高倍组织照片。
具体实施方式
实施例1
本实施例大规格TC4钛合金环件的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将横截面为圆形，规格为Ф400×350mm的TC4钛合金坯料加热至工艺温度并保温，然后进行两镦两拔锻造，其中，保温的保温时间t1＝加热系数η1×δ1，δ1为所述TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η1＝0.6，保温时间t1＝240min；所述两镦两拔锻造的过程中每次镦粗的变形量均为50％，所述两镦两拔锻造的终锻温度不低于800℃，且经两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料恢复至其初始高度；所述TC4钛合金坯料的初始组织结构为α等轴+β转变两相组织结构，所述工艺温度为TC4钛合金相变点以下20℃；
步骤二、将步骤一中两镦两拔锻造后的TC4钛合金坯料回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后依次进行镦粗和冲孔，得到外径为614mm，内径为130mm，高度为155mm的TC4钛合金环坯，所述镦粗的变形量为60％；其中，保温的保温时间t2＝加热系数η2×δ2，δ2为两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η2＝0.3，保温时间t2＝120min；优选的，对镦粗后和冲孔后的TC4钛合金坯料均进行整形；
步骤三、将步骤二中所述TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用马架扩孔使TC4钛合金环坯的内径为其外径的62.8％，扩孔后整形，整形后TC4钛合金环坯的规格为外径700mm，内径440mm，高度115mm；其中，保温的保温时间t3＝加热系数η3×δ3，δ3为扩孔前TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η3＝0.5，保温时间t3＝120min；所述扩孔的过程中保持TC4钛合金环坯的温度不低于800℃；
步骤四、将步骤三中整形后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用轧环机进行轧制，轧制后得到规格为外径1300mm，内径1070mm，高度100mm的TC4钛合金环坯，所述轧制的终轧温度不低于800℃；其中，保温的保温时间t4＝加热系数η4×δ4，δ4为整形后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η4＝1.0，保温时间t4＝130min；
步骤五、将步骤四中轧制后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，进行整形后空冷；其中，保温的保温时间t5＝加热系数η5×δ5，δ5为轧制后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η5＝0.4，保温时间t5＝46min；
步骤六、对步骤五中空冷后的TC4钛合金环坯进行退火处理，得到外径为1300mm，内径为1070mm，高度为100mm的大规格TC4钛合金环件；所述退火处理的温度为750℃，时间为2h。
采用本实施例的方法制备大规格TC4钛合金环件，对取自该大规格TC4钛合金环件上两个试样的室温拉伸性能分别进行测试，结果如表1所示。
表1实施例1制备的大规格TC4钛合金环件的室温拉伸性能
力学性能 Rm(MPa) RP0.2(MPa) A(％) Z(％)
试样1 929 852 16.0 48
试样2 927 850 18.0 48
标准指标 ≥895 ≥825 ≥10 ≥25
另外，如图1所示，本实施例制备的大规格TC4钛合金环件的高倍组织由α等轴相和β转变组织构成，微观组织均匀、细小，无原始β晶界。
由以上测试及分析可知，本实施例制备的大规格TC4钛合金环件在具有较高强度的同时能够保持良好的塑性，完全满足大规格TC4钛合金环件的标准指标(GB/T16598-1996钛及钛合金饼和环)要求。
实施例2
本实施例大规格TC4钛合金环件的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将横截面为圆形，规格为Ф350×280mm的TC4钛合金坯料加热至工艺温度并保温，然后进行两镦两拔锻造，其中，保温的保温时间t1＝加热系数η1×δ1，δ1为所述TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η1＝0.6，保温时间t1＝210min；所述两镦两拔锻造的过程中每次镦粗的变形量均为40％，所述两镦两拔锻造的终锻温度不低于800℃，且经两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料恢复至其初始高度；所述TC4钛合金坯料的初始组织结构为α等轴+β转变两相组织结构，所述工艺温度为TC4钛合金相变点以下50℃；
步骤二、将步骤一中两镦两拔锻造后的TC4钛合金坯料回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后依次进行镦粗和冲孔，得到外径为500mm，内径为100mm，高度为140mm的TC4钛合金环坯，所述镦粗的变形量为50％；其中，保温的保温时间t2＝加热系数η2×δ2，δ2为两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η2＝0.4，保温时间t2＝140min；优选的，对镦粗后和冲孔后的TC4钛合金坯料均进行整形；
步骤三、将步骤二中所述TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用马架扩孔使TC4钛合金环坯的内径为其外径的36.9％，扩孔后整形，整形后TC4钛合金环坯的规格为外径574mm，内径212mm，高度115mm；其中，保温的保温时间t3＝加热系数η3×δ3，δ3为扩孔前TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η3＝0.5，保温时间t3＝100min；所述扩孔的过程中保持TC4钛合金环坯的温度不低于800℃；
步骤四、将步骤三中整形后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用轧环机进行轧制，轧制后得到规格为外径720mm，内径460mm，高度105mm的TC4钛合金环坯，所述轧制的终轧温度不低于800℃；其中，保温的保温时间t4＝加热系数η4×δ4，δ4为整形后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η4＝0.6，保温时间t5＝108min；
步骤五、将步骤四中轧制后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，进行整形后空冷；其中，保温的保温时间t5＝加热系数η5×δ5，δ5为轧制后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η5＝0.23，保温时间t5＝30min；
步骤六、对步骤五中空冷后的TC4钛合金环坯进行退火处理，得到外径为720mm，内径为460mm，高度为105mm的大规格TC4钛合金环件；所述退火处理的温度为700℃，时间为3h。
采用本实施例的方法制备大规格TC4钛合金环件，对取自该大规格TC4钛合金环件上两个试样的室温拉伸性能分别进行测试，结果如表2所示。
表2实施例2制备的大规格TC4钛合金环件的室温拉伸性能
力学性能 Rm(MPa) RP0.2(MPa) A(％) Z(％)
试样1 940 870 16.0 41
试样2 948 882 14.0 42
标准指标 ≥895 ≥825 ≥10 ≥25
另外，如图2所示，本实施例制备的大规格TC4钛合金环件的高倍组织由α等轴相和β转变组织构成，微观组织均匀、细小，无原始β晶界。
由以上测试及分析可知，本实施例制备的大规格TC4钛合金环件在具有较高强度的同时能够保持良好的塑性，完全满足大规格TC4钛合金环件的标准指标(GB/T16598-1996钛及钛合金饼和环)要求。
实施例3
本实施例大规格TC4钛合金环件的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将横截面为圆形，规格为Ф390×360mm的TC4钛合金坯料加热至工艺温度并保温，然后进行两镦两拔锻造，其中，保温的保温时间t1＝加热系数η1×δ1，δ1为所述TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η1＝0.8，保温时间t1＝312min；所述两镦两拔锻造的过程中每次镦粗的变形量均为60％，所述两镦两拔锻造的终锻温度不低于800℃，且经两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料恢复至其初始高度；所述TC4钛合金坯料的初始组织结构为α等轴+β转变两相组织结构，所述工艺温度为TC4钛合金相变点以下30℃；
步骤二、将步骤一中两镦两拔锻造后的TC4钛合金坯料回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后依次进行镦粗和冲孔，得到外径为630mm，内径为130mm，高度为144mm的TC4钛合金环坯，所述镦粗的变形量为60％；其中，保温的保温时间t2＝加热系数η2×δ2，δ2为两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η2＝0.5，保温时间t2＝195min；优选的，对镦粗后和冲孔后的TC4钛合金坯料均进行整形；
步骤三、将步骤二中所述TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用马架扩孔使TC4钛合金环坯的内径为其外径的55.6％，扩孔后整形，整形后TC4钛合金环坯的规格为外径810mm，内径450mm，高度110mm；其中，保温的保温时间t3＝加热系数η3×δ3，δ3为扩孔前TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η3＝0.5，保温时间t3＝125min；所述扩孔的过程中保持TC4钛合金环坯的温度不低于800℃；
步骤四、将步骤三中整形后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用轧环机进行轧制，轧制后得到规格为外径1290mm，内径1080mm，高度100mm的TC4钛合金环坯，所述轧制的终轧温度不低于800℃；其中，保温的保温时间t4＝加热系数η4×δ4，δ4为整形后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η4＝1.0，保温时间t4＝180min；
步骤五、将步骤四中轧制后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，进行整形后空冷；其中，保温的保温时间t5＝加热系数η5×δ5，δ5为轧制后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η5＝0.4，保温时间t5＝42min；
步骤六、对步骤五中空冷后的TC4钛合金环坯进行退火处理，得到外径为1290mm，内径为1080mm，高度为100mm的大规格TC4钛合金环件；所述退火处理的温度为800℃，时间为1h。
采用本实施例的方法制备大规格TC4钛合金环件，对取自该大规格TC4钛合金环件上两个试样的室温拉伸性能分别进行测试，结果如表3所示。
表3实施例3制备的大规格TC4钛合金环件的室温拉伸性能
力学性能 Rm(MPa) RP0.2(MPa) A(％) Z(％)
试样1 946 890 16.0 42
试样2 950 900 14.0 44
标准指标 ≥895 ≥825 ≥10 ≥25
另外，如图3所示，本实施例制备的大规格TC4钛合金环件的高倍组织由α等轴相和β转变组织构成，微观组织均匀、细小，无原始β晶界。
由以上测试及分析可知，本实施例制备的大规格TC4钛合金环件在具有较高强度的同时能够保持良好的塑性，完全满足大规格TC4钛合金环件的标准指标(GB/T16598-1996钛及钛合金饼和环)要求。
实施例4
本实施例大规格TC4钛合金环件的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将横截面为圆形，规格为Ф390×290mm的TC4钛合金坯料加热至工艺温度并保温，然后进行两镦两拔锻造，其中，保温的保温时间t1＝加热系数η1×δ1，δ1为所述TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η1＝1.0，保温时间t1＝360min；所述两镦两拔锻造的过程中每次镦粗的变形量均为55％，所述两镦两拔锻造的终锻温度不低于800℃，且经两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料恢复至其初始高度；所述TC4钛合金坯料的初始组织结构为α等轴+β转变两相组织结构，所述工艺温度为TC4钛合金相变点以下40℃；
步骤二、将步骤一中两镦两拔锻造后的TC4钛合金坯料回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后依次进行镦粗和冲孔，得到外径为550mm，内径为120mm，高度为130mm的TC4钛合金环坯，所述镦粗的变形量为55％；其中，保温的保温时间t2＝加热系数η2×δ2，δ2为两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η2＝0.4，保温时间t2＝144min；优选的，对镦粗后和冲孔后的TC4钛合金坯料均进行整形；
步骤三、将步骤二中所述TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用马架扩孔使TC4钛合金环坯的内径为其外径的35.7％，扩孔后整形，整形后TC4钛合金环坯的规格为外径645mm，内径230mm，高度100mm；其中，保温的保温时间t3＝加热系数η3×δ3，δ3为扩孔前TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η3＝0.5，保温时间t3＝108min；所述扩孔的过程中保持TC4钛合金环坯的温度不低于800℃；
步骤四、将步骤三中整形后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用轧环机进行轧制，轧制后得到规格为外径780mm，内径480mm，高度95mm的TC4钛合金环坯，所述轧制的终轧温度不低于800℃；其中，保温的保温时间t4＝加热系数η4×δ4，δ4为整形后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η4＝0.7，保温时间t5＝145min；
步骤五、将步骤四中轧制后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，进行整形后空冷；其中，保温的保温时间t5＝加热系数η5×δ5，δ5为轧制后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η5＝0.3，保温时间t5＝45min；
步骤六、对步骤五中空冷后的TC4钛合金环坯进行退火处理，得到外径为780mm，内径为480mm，高度为95mm的大规格TC4钛合金环件；所述退火处理的温度为600℃，时间为3h。
采用本实施例的方法制备大规格TC4钛合金环件，对取自该大规格TC4钛合金环件上两个试样的室温拉伸性能分别进行测试，结果如表4所示。
表4实施例4制备的大规格TC4钛合金环件的室温拉伸性能
力学性能 Rm(MPa) RP0.2(MPa) A(％) Z(％)
试样1 926 880 18.0 46
试样2 930 878 16.0 46
标准指标 ≥895 ≥825 ≥10 ≥25
另外，如图4所示，本实施例制备的大规格TC4钛合金环件的高倍组织由α等轴相和β转变组织构成，微观组织均匀、细小，无原始β晶界。
由以上测试及分析可知，本实施例制备的大规格TC4钛合金环件在具有较高强度的同时能够保持良好的塑性，完全满足大规格TC4钛合金环件的标准指标(GB/T16598-1996钛及钛合金饼和环)要求。
实施例5
本实施例大规格TC4钛合金环件的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将横截面为圆形，规格为Ф390×340mm的TC4钛合金坯料加热至工艺温度并保温，然后进行两镦两拔锻造，其中，保温的保温时间t1＝加热系数η1×δ1，δ1为所述TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η1＝0.8，保温时间t1＝310min；所述两镦两拔锻造的过程中每次镦粗的变形量均为45％，所述两镦两拔锻造的终锻温度不低于800℃，且经两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料恢复至其初始高度；所述TC4钛合金坯料的初始组织结构为α等轴+β转变两相组织结构，所述工艺温度为TC4钛合金相变点以下15℃；
步骤二、将步骤一中两镦两拔锻造后的TC4钛合金坯料回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后依次进行镦粗和冲孔，得到外径为566mm，内径为130mm，高度为170mm的TC4钛合金环坯，所述镦粗的变形量为50％；其中，保温的保温时间t2＝加热系数η2×δ2，δ2为两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η2＝0.5，保温时间t2＝195min；优选的，对镦粗后和冲孔后的TC4钛合金坯料均进行整形；
步骤三、将步骤二中所述TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用马架扩孔使TC4钛合金环坯的内径为其外径的39.4％，扩孔后整形，整形后TC4钛合金环坯的规格为外径762mm，内径300mm，高度105mm；其中，保温的保温时间t3＝加热系数η3×δ3，δ3为扩孔前TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η3＝0.5，保温时间t3＝110min；所述扩孔的过程中保持TC4钛合金环坯的温度不低于800℃；
步骤四、将步骤三中整形后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用轧环机进行轧制，轧制后得到规格为外径1250mm，内径1020mm，高度98mm的TC4钛合金环坯，所述轧制的终轧温度不低于800℃；其中，保温的保温时间t4＝加热系数η4×δ4，δ4为整形后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η4＝0.8，保温时间t4＝185min；
步骤五、将步骤四中轧制后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，进行整形后空冷；其中，保温的保温时间t5＝加热系数η5×δ5，δ5为轧制后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η5＝0.4，保温时间t6＝46min；
步骤六、对步骤五中空冷后的TC4钛合金环坯进行退火处理，得到外径为1250mm，内径为1020mm，高度为98mm的大规格TC4钛合金环件；所述退火处理的温度为750℃，时间为2h。
采用本实施例的方法制备大规格TC4钛合金环件，对取自该大规格TC4钛合金环件上两个试样的室温拉伸性能分别进行测试，结果如表5所示。
表5实施例5制备的大规格TC4钛合金环件的室温拉伸性能
另外，如图5所示，本实施例制备的大规格TC4钛合金环件的高倍组织由α等轴相和β转变组织构成，微观组织均匀、细小，无原始β晶界。
由以上测试及分析可知，本实施例制备的大规格TC4钛合金环件在具有较高强度的同时能够保持良好的塑性，完全满足大规格TC4钛合金环件的标准指标(GB/T16598-1996钛及钛合金饼和环)要求。
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)

1.一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将横截面为圆形的TC4钛合金坯料加热至工艺温度并保温，然后进行两镦两拔锻造，其中，保温的保温时间t1＝加热系数η1×δ1，δ1为所述TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η1＝0.6～1.0，保温时间t1的单位为min；所述两镦两拔锻造的过程中每次镦粗的变形量均为40％～60％，所述两镦两拔锻造的终锻温度不低于800℃，且经两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料恢复至其初始高度；所述TC4钛合金坯料的初始组织结构为α等轴+β转变两相组织结构，所述工艺温度为TC4钛合金相变点以下15℃～50℃；
步骤二、将步骤一中两镦两拔锻造后的TC4钛合金坯料回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后依次进行镦粗和冲孔，得到TC4钛合金环坯，所述TC4钛合金环坯的内径为其外径的20％～23％，其中，保温的保温时间t2＝加热系数η2×δ2，δ2为两镦两拔锻造后TC4钛合金坯料的横截面直径，单位为mm，加热系数η2＝0.3～0.5，保温时间t2的单位为min；
步骤三、将步骤二中所述TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用马架扩孔使TC4钛合金环坯的内径为其外径的35％～63％，扩孔后整形；其中，保温的保温时间t3＝加热系数η3×δ3，δ3为扩孔前TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η3＝0.5，保温时间t3的单位为min；所述扩孔的过程中保持TC4钛合金环坯的温度不低于800℃；
步骤四、将步骤三中整形后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，然后采用轧环机进行轧制，轧制后TC4钛合金环坯的内径为其外径的61％～84％，所述轧制的终轧温度不低于800℃；其中，保温的保温时间t4＝加热系数η4×δ4，δ4为整形后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η4＝0.6～1.0，保温时间t4的单位为min；
步骤五、将步骤四中轧制后的TC4钛合金环坯回炉加热至步骤一中所述工艺温度并保温，进行整形后空冷；其中，保温的保温时间t5＝加热系数η5×δ5，δ5为轧制后TC4钛合金环坯的壁厚，单位为mm，加热系数η5＝0.2～0.4，保温时间t5的单位为min；
步骤六、对步骤五中空冷后的TC4钛合金环坯进行退火处理，得到外径为720mm～1300mm的大规格TC4钛合金环件；所述退火处理的温度为600℃～800℃，时间为1h～3h。
2.根据权利要求1所述的一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，其特征在于，步骤二中对镦粗后和冲孔后的TC4钛合金坯料均进行整形。
3.根据权利要求1所述的一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，其特征在于，步骤二中所述镦粗的变形量为50％～60％。
4.根据权利要求1所述的一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，其特征在于，步骤六中所述退火处理的温度为700℃～800℃，时间为1.5h～3h。
5.根据权利要求4所述的一种大规格TC4钛合金环件的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为750℃，时间为2h。
CN201611080026.7A 2016-11-30 2016-11-30 一种大规格tc4钛合金环件的制备方法 Active CN106425327B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611080026.7A CN106425327B (zh) 2016-11-30 2016-11-30 一种大规格tc4钛合金环件的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611080026.7A CN106425327B (zh) 2016-11-30 2016-11-30 一种大规格tc4钛合金环件的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106425327A CN106425327A (zh) 2017-02-22
CN106425327B true CN106425327B (zh) 2018-04-13

Family

ID=58222587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611080026.7A Active CN106425327B (zh) 2016-11-30 2016-11-30 一种大规格tc4钛合金环件的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106425327B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107345290B (zh) * 2017-07-07 2018-11-27 安徽同盛环件股份有限公司 一种tc4钛合金薄壁环件的制造方法
CN107470869A (zh) * 2017-09-29 2017-12-15 宝鸡市永盛泰钛业有限公司 一种钛合金环件锻造方法
CN109079072A (zh) * 2017-09-29 2018-12-25 贵州安大航空锻造有限责任公司 大型tc4合金环件组织均匀性锻造方法
CN107695629B (zh) * 2017-10-17 2023-07-21 宝鸡昂迈威金属科技股份有限公司 一种钛合金锥度套的锻造工艺
CN109439936B (zh) * 2018-12-19 2020-11-20 宝钛集团有限公司 一种中强高韧钛合金超大规格环材的制备方法
CN111318581B (zh) * 2020-03-19 2021-12-10 中国科学院金属研究所 一种网篮组织钛合金大规格环件的制造方法
CN111763850B (zh) * 2020-07-13 2021-05-07 西北有色金属研究院 一种细晶超塑性ta15钛合金中厚板材的加工方法
CN112846009B (zh) * 2020-12-17 2022-06-14 无锡派克新材料科技股份有限公司 一种高温特征优异的钛合金精密轧制方法
CN113953429B (zh) * 2021-10-22 2024-06-25 西部金属材料股份有限公司 一种超大规格钛合金环件的制备方法
CN114472766A (zh) * 2021-12-15 2022-05-13 陕西宏远航空锻造有限责任公司 一种Ti-6242合金环锻件β锻造方法及装置
CN114273863B (zh) * 2021-12-29 2023-08-08 西部金属材料股份有限公司 一种钛合金环件的制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07223034A (ja) * 1994-02-10 1995-08-22 Kobe Steel Ltd チタン合金リングの製造方法
CN103100623A (zh) * 2012-12-12 2013-05-15 贵州航宇科技发展股份有限公司 Tc17钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法
CN103464987A (zh) * 2013-09-26 2013-12-25 贵州航宇科技发展股份有限公司 一种航空发动机外涵道用tc4钛合金环的制造方法
CN103586380A (zh) * 2013-11-08 2014-02-19 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种改善钛合金锻坯组织均匀性的铸锭开坯锻造工艺
CN103846377A (zh) * 2014-03-14 2014-06-11 西北工业大学 近β钛合金Ti-7333的开坯锻造方法
CN104148554A (zh) * 2014-06-30 2014-11-19 贵州安大航空锻造有限责任公司 一种钛合金及其环形锻件的成形方法
CN104841830A (zh) * 2015-05-21 2015-08-19 西部超导材料科技股份有限公司 一种tc4-dt钛合金大尺寸锻坯的制备方法
CN104959501A (zh) * 2015-07-30 2015-10-07 西北有色金属研究院 一种tc4钛合金薄壁环件的加工方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07223034A (ja) * 1994-02-10 1995-08-22 Kobe Steel Ltd チタン合金リングの製造方法
CN103100623A (zh) * 2012-12-12 2013-05-15 贵州航宇科技发展股份有限公司 Tc17钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法
CN103464987A (zh) * 2013-09-26 2013-12-25 贵州航宇科技发展股份有限公司 一种航空发动机外涵道用tc4钛合金环的制造方法
CN103586380A (zh) * 2013-11-08 2014-02-19 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种改善钛合金锻坯组织均匀性的铸锭开坯锻造工艺
CN103846377A (zh) * 2014-03-14 2014-06-11 西北工业大学 近β钛合金Ti-7333的开坯锻造方法
CN104148554A (zh) * 2014-06-30 2014-11-19 贵州安大航空锻造有限责任公司 一种钛合金及其环形锻件的成形方法
CN104841830A (zh) * 2015-05-21 2015-08-19 西部超导材料科技股份有限公司 一种tc4-dt钛合金大尺寸锻坯的制备方法
CN104959501A (zh) * 2015-07-30 2015-10-07 西北有色金属研究院 一种tc4钛合金薄壁环件的加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106425327A (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106425327B (zh) 一种大规格tc4钛合金环件的制备方法
CN109079072A (zh) 大型tc4合金环件组织均匀性锻造方法
CN110205571B (zh) 一种tc18钛合金大尺寸棒材的制备方法
CN104959501B (zh) 一种tc4钛合金薄壁环件的加工方法
CN104532057B (zh) 一种Ti6242钛合金及其小规格棒材的制备方法
CN103143660B (zh) 一种tc17钛合金扁方形型材的制备方法
CN103938137B (zh) 一种改变钛合金大规格棒材组织均匀性的方法
CN106868436A (zh) 一种快径锻联合生产高温合金gh4169细晶棒材制造方法
CN103014574A (zh) 一种tc18超细晶钛合金的制备方法
CN106392490B (zh) 一种大规格细晶纯钛棒材的加工方法
CN109652749B (zh) 一种基于局部置氢制造钛合金双性能涡轮盘的方法及产品
CN103071743A (zh) 一种tc11钛合金小孔径厚壁筒形件的制备方法
CN107537876B (zh) 一种大口径薄壁钛无缝管的生产方法
CN109468561A (zh) 一种gh3625合金带材的制备方法
CN110125317B (zh) 一种高强度不锈钢热轧环件成型方法
CN112045128B (zh) 一种tb6钛合金大规格棒材自由锻造方法
CN103361586A (zh) 一种提高tc4-dt钛合金板材强韧性的加工方法
CN105441845A (zh) Tc18钛合金原材料异常组织的锻造工艺
CN109371345A (zh) 一种gh4145合金带材的制备工艺
CN103045978A (zh) Tc18钛合金板材的制备方法
CN105039886B (zh) 一种具有均匀细小组织相Zr‑2.5Nb合金棒材的制备方法
CN105032976A (zh) 钛合金无缝管的生产方法
CN112692203B (zh) 一种超导线材用Nb47Ti合金大规格棒材的锻造方法
CN107214207A (zh) 一种高均匀β型钛合金棒材的加工方法
CN107199243B (zh) 大口径钛无缝管的生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant