CN106914508A - 一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法 - Google Patents

一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106914508A
CN106914508A CN201710086649.3A CN201710086649A CN106914508A CN 106914508 A CN106914508 A CN 106914508A CN 201710086649 A CN201710086649 A CN 201710086649A CN 106914508 A CN106914508 A CN 106914508A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ti2alnb
temperature
forging
preparation
wire rod
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.)
Granted
Application number
CN201710086649.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106914508B (zh
Inventor
施瀚超
李建崇
郑涛
乔燕琦
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.)
BEIJING INSTITUTE OF AERONAUTICAL MATERIALS CHINA AVIATION INDUSTRY GROUP Corp
Original Assignee
BEIJING INSTITUTE OF AERONAUTICAL MATERIALS CHINA AVIATION INDUSTRY GROUP Corp
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 BEIJING INSTITUTE OF AERONAUTICAL MATERIALS CHINA AVIATION INDUSTRY GROUP Corp filed Critical BEIJING INSTITUTE OF AERONAUTICAL MATERIALS CHINA AVIATION INDUSTRY GROUP Corp
Priority to CN201710086649.3A priority Critical patent/CN106914508B/zh
Publication of CN106914508A publication Critical patent/CN106914508A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106914508B publication Critical patent/CN106914508B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/04—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
    • B21C37/047—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire of fine wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C9/00—Cooling, heating or lubricating drawing material
    • B21C9/02—Selection of compositions therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

本发明是一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法，该方法将Ti2AlNb合金锭通过特定工艺进行锻造、轧制并退火，然后按照特定减径幅度进行多次拉拔，最后得到所需直径的Ti2AlNb合金丝材。本发明通过拉拔技术制备低塑性难加工材料Ti2AlNb金属间化合物丝材，可获得高质量Ti2AlNb丝材，并实现该丝材的批量化、高质量生产，可应用于焊接、3D打印等领域，应用前景广阔。

Description

一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法
技术领域
本发明是一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法，属于金属材料加工技术领域。
背景技术
Ti2AlNb是以有序正交结构O相作为主要构成相的金属间化合物。该合金是优良的结构材料，具有密度小、比强度高、抗腐蚀性能好、良好的抗蠕变及抗氧化等特点，作为镍基高温合金的替代材料被寄予极大的希望。广泛应用于航空航天领域。但影响其使用的一个巨大障碍是其室温塑性低和热加工变形能力差，虽然它稍优于TiAl基合金，但仍属于难变形材料。
目前，因Ti2AlNb合金室温塑性差和难加工的特点，实际工作中，该合金结构件的主要成型方式是采用熔模精密铸造。此方法可以实现Ti2AlNb合金复杂构件的近终成型，但铸件中容易产生缩孔、疏松、裂纹等缺陷，若不采取补救措施，成品率很低。采用焊接方法(如电子束焊、氩弧焊)，通过局部缺陷部位填丝工艺，可有效消除缩孔、裂纹等缺陷。现阶段，实验室条件下均采用线切割方法在铸锭上切条制备补焊填充材料，这种方法制备的丝材由于长度的限制，不能够应用于自动化补焊工艺之中。因此批量化制备Ti2AlNb丝材是解决铸件工程化补焊的重要前提。
另外，3D打印技术应用越来越广泛，采用Ti2AlNb合金丝材为原材料，通过3D打印技术制备Ti2AlNb合金构件与粉末3D打印相比，具有材料利用率高，生产效率高，成本低等显著优势。因此Ti2AlNb丝材的批量制备也为3D打印Ti2AlNb合金结构件提供了重要的原材料储备。
现有的金属丝材生产手段主要由金属材料本身的塑形决定的。主要方法分为以下几种：第一，塑性极好的金属(如铝合金、镁合金等)丝材是通过铸锭热挤压、去应力退火、冷拉拔实现；第二，普通的合金(碳钢、不锈钢、镍基合金、纯钛等)丝材是通过铸锭锻造、热轧、去应力退火、冷拉拔实现；第三，部分含铝难变形钛合金丝材采用热拉拔实现；第四，部分不可变型材料通过粉末烧结实现丝材制备。
作为极难变形材料，解决Ti2AlNb丝材的制备的问题的关键点在于通过控制热处理温度，尽可能得到B2相和α2相的混合的Ti2AlNb合金组织(一般在1000℃～1300℃)。因为α2相的存在可以抑制B2相的晶粒粗化，进而提升材料的塑性。在随后所选取的锻造、轧制以及拉拔温度范围内(850℃～1000℃)，该合金发生相变，形成B2相和O相的混合组织，从而提升该材料的综合力学性能。同时在所选取的变形温度范围内保温，B2相会逐步从板条状转化成细小的等轴晶粒，进一步提升该合金的塑性变形能力。在该温度范围内动态再结晶的发生也会对材料进行软化进而提升材料的塑性变形能力。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的困难而设计提供了一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法，其目的是提供一种生产效率高、材料利用率高、成本较低的Ti2AlNb丝材制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种Ti2AlNb合金丝材的制备方法的步骤如下：
步骤一、墩拔：将Ti2AlNb铸锭墩拔后得到坯料；
步骤二、锻造：将墩拔后的坯料入炉热处理，热处理制度为：入炉温度为700～950℃，然后随炉升温至1000～1300℃，保温15～30min后开锻，获得与轧机的口径相适应的棒材，锻造温度为950～1100℃，终锻温度850～950℃；
步骤三、轧制：将锻造后的棒材入炉热处理，热处理制度为：入炉温度为900～950℃，保温30～60min，然后随炉升温至980～1100℃，保温10～15min后进行热轧，获得与拔丝机的口径相适应的盘条，轧制温度为900～1000℃，终轧温度为800～850℃；
步骤四、去应力退火：将盘条入炉加热到850～900℃，保温20～30min，然后空冷至室温；
步骤五、拉拔：对退火后的盘条进行在线加热，浸润滑剂后进行拉拔，获得Ti2AlNb丝材，在线加热的加热温度为850～900℃，加热时间以热透为准。
在步骤五所述的对退火后的盘条进行在线加热时通入氨水，分解出氮气和氢气以形成保护性气体氛围，
拉拔的盘条直径大于等于φ5.0时，拉拔每道次减径小于0.16mm；拉拔的盘条直径小于φ5.0时，拉拔每道次减径小于0.12mm。
至今，关于Ti2AlNb丝材的制备方法未见报道。本发明基于难变形钛合金丝材制备的基本思路，考虑到金属间化合物Ti2AlNb合金极差的室温塑性和难加工的特点，交叉使用不同热处理制度和变形工艺(锻造、轧制、拉拔)，严格控制变形温度、变形程度，锻造前进行墩拔，使得Ti2AlNb晶粒细化，材料塑性提高，有利于后续锻造工艺的进行。锻造、轧制过程中考虑到变形相对较大，基于Ti2AlNb合金在高温下的较高塑性，将锻造、轧制温度严格控制在950～1100℃和900～1000℃。随后的热拉拔过程中，由于变形时间较长，材料温度下降快，塑性下降剧烈，变形极难控制，因此采用高于普通钛合金的在线加热温度(加热温度为850～900℃)和不同变形量的相配合，使得Ti2AlNb丝材在拉拔过程中避免裂纹缺陷甚至拉断现象的出现。综合考虑不同工艺特点，制定不同热处理及变形工艺参数，在较高温度及较低变形程度的综合应用下，充分将Ti2AlNb合金的塑性发挥出来，首次实现Ti2AlNb合金丝材的批量化、高质量生产。为Ti2AlNb合金铸件补焊、3D打印等工艺的开拓应用提供了重要的材料基础。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
实施例一，制备直径为1.6mm的Ti2AlNb丝材，采用本发明方法的步骤如下：
1.墩拔：将直径45mm的Ti2AlNb铸锭采用自由锻，反复墩拔2次，墩拔铸锭直径仍然为45mm；
2.锻造：将墩拔后的Ti2AlNb铸锭入炉热处理，入炉温度为900℃，然后随炉升温至1100℃，保温20min，然后开锻，锻造温度1050℃，终锻温度950℃，根据后续轧机口径要求，获得直径30mm的锻造棒材；
3.轧制：将锻造棒材首先在930℃保温30min，然后随炉升温至980℃，并保温10min，然后进行轧制，轧制温度为980℃左右，终轧温度为800℃，获得能够进行拉拔的，直径为8mm的盘条；
4.去应力退火：将轧制盘条在850℃进行加热，保温10min，然后空冷至室温；
5.拉拔：对退火后的轧制棒材采用管式炉进行在线加热，管式炉中氨水，利用氨水受高温分解出氮气和氢气，形成保护性气体氛围，避免丝材氧化，产生氧化皮，加热温度为850℃，加热时间5min，然后浸入石墨乳润滑剂，并进行拉拔，按每道次减径0.15mm减至直径5mm，然后按照每道次减径为0.1mm减至1.6mm，获得直径1.6mm的Ti2AlNb丝材。
实施例二，制备直径为1.2mm的Ti2AlNb丝材，采用本发明方法的步骤如下：
1.墩拔：将直径60mm的Ti2AlNb铸锭采用自由锻，反复墩拔5次，墩拔铸锭直径仍然为60mm；
2.锻造：将墩拔后的Ti2AlNb铸锭入炉热处理，入炉温度为900℃，然后随炉升温至1200℃，保温20min，然后开锻，锻造温度1050℃，终锻温度900℃，根据后续轧机口径要求，获得直径28mm的锻造棒材；
3.轧制：将锻造棒材首先在950℃保温30min，然后随炉升温至1050℃，并保温15min，然后进行轧制，轧制温度为980℃左右，终轧温度为850℃，获得能够进行拉拔的，直径为8.5mm的盘条；
4.去应力退火：将轧制盘条在900℃进行加热，保温20min，然后空冷至室温；
5.拉拔：对退火后的轧制棒材采用管式炉进行在线加热，管式炉中氨水，利用氨水受高温分解出氮气和氢气，形成保护性气体氛围，避免丝材氧化，产生氧化皮，加热温度为870℃，加热时间6min，然后浸入石墨乳润滑剂，并进行拉拔，按每道次减径0.1mm减至直径5mm，加热温度为850℃，加热时间4min，然后按照每道次减径为0.1mm减至1.2mm，获得直径1.2mm的Ti2AlNb丝材。
本发明技术方案与现有技术相比，具有以下优点：
1.可以批量化生产手工氩弧焊、自动化焊及3D打印用Ti2AlNb丝材；
2.可根据需要提供1～5mm任意直径的Ti2AlNb丝材；
3.是一种生产效率高，材料利用率高，成本较低的Ti2AlNb丝材制备方法。

Claims (5)

1.一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法，其特征在于：该方法步骤如下：
步骤一、墩拔：将Ti2AlNb铸锭墩拔后得到坯料；
步骤二、锻造：将墩拔后的坯料入炉热处理，热处理制度为：入炉温度为700～950℃，然后随炉升温至1000～1300℃，保温15～30min后开锻，获得与轧机的口径相适应的棒材，锻造温度为950～1100℃，终锻温度850～950℃；
步骤三、轧制：将锻造后的棒材入炉热处理，热处理制度为：入炉温度为900～950℃，保温30～60min，然后随炉升温至980～1100℃，保温10～15min后进行热轧，获得与拔丝机的口径相适应的盘条，轧制温度为900～1000℃，终轧温度为800～850℃；
步骤四、去应力退火：将盘条入炉加热到850～900℃，保温20～30min，然后空冷至室温；
步骤五、拉拔：对退火后的盘条进行在线加热，浸润滑剂后进行拉拔，获得Ti2AlNb丝材，在线加热的加热温度为850～900℃，加热时间以热透为准。
2.根据权利要求1所述的Ti2AlNb合金丝材的制备方法，其特征在于：在步骤五所述的对退火后的盘条进行在线加热时通入氨水，分解出氮气和氢气以形成保护性气体氛围。
3.根据权利要求1所述的Ti2AlNb合金丝材的制备方法，其特征在于：所述润滑剂为石墨乳。
4.根据权利要求1所述的Ti2AlNb合金丝材的制备方法，其特征在于：拉拔的盘条直径大于等于φ5.0时，拉拔每道次减径小于0.16mm；
拉拔的盘条直径小于φ5.0时，拉拔每道次减径小于0.12mm。
5.根据权利要求1所述的Ti2AlNb合金丝材的制备方法，其特征在于：拉拔后得到的Ti2AlNb丝材的直径为1～5mm。
CN201710086649.3A 2017-02-17 2017-02-17 一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法 Active CN106914508B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710086649.3A CN106914508B (zh) 2017-02-17 2017-02-17 一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710086649.3A CN106914508B (zh) 2017-02-17 2017-02-17 一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106914508A true CN106914508A (zh) 2017-07-04
CN106914508B CN106914508B (zh) 2018-05-29

Family

ID=59454382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710086649.3A Active CN106914508B (zh) 2017-02-17 2017-02-17 一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106914508B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107747000A (zh) * 2017-10-25 2018-03-02 宝鸡市渭滨区怡鑫金属加工厂 一种钛镍‑镁合金丝材的制备方法
CN107890707A (zh) * 2017-11-29 2018-04-10 成都创客之家科技有限公司 一种除尘滤芯
CN107931356A (zh) * 2017-11-29 2018-04-20 成都创客之家科技有限公司 一种滤芯用钛合金金属纤维的制备方法
CN110252843A (zh) * 2019-07-09 2019-09-20 中国航发北京航空材料研究院 一种用于增材制造的a100超高强钢丝材的制备方法
CN112742883A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 丹阳亿鑫合金有限公司 一种耐高温抗氧化镍基合金弹簧丝制备方法
CN115255825A (zh) * 2022-07-29 2022-11-01 上海工程技术大学 一种高轴径比细晶结构的镁合金线材制备工艺
CN115971492A (zh) * 2022-09-30 2023-04-18 北京钢研高纳科技股份有限公司 Ti2AlNb合金板材及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0924308A1 (fr) * 1997-12-18 1999-06-23 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Alliages intermétalliques à base de titane du type Ti2A1Nb à haute limite d'élasticité et forte résistance au fluage
JP2002003977A (ja) * 2000-06-26 2002-01-09 National Institute For Materials Science ＴｉＢ粒子強化Ｔｉ２ＡｌＮｂ金属間化合物基複合材料とその製造方法
CN103590088A (zh) * 2013-11-29 2014-02-19 哈尔滨工业大学 一种Ti2AlNb合金表面耐高温微弧氧化陶瓷涂层的制备方法
CN104148562A (zh) * 2014-06-30 2014-11-19 贵州安大航空锻造有限责任公司 Ti2AlNb基合金铸锭的开坯方法
CN105537603A (zh) * 2016-03-14 2016-05-04 西安欧中材料科技有限公司 一种超细高纯度Ti2AlNb合金粉末的制备方法
CN106319236A (zh) * 2016-11-01 2017-01-11 西北有色金属研究院 一种Ti2AlNb合金材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0924308A1 (fr) * 1997-12-18 1999-06-23 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Alliages intermétalliques à base de titane du type Ti2A1Nb à haute limite d'élasticité et forte résistance au fluage
JP2002003977A (ja) * 2000-06-26 2002-01-09 National Institute For Materials Science ＴｉＢ粒子強化Ｔｉ２ＡｌＮｂ金属間化合物基複合材料とその製造方法
CN103590088A (zh) * 2013-11-29 2014-02-19 哈尔滨工业大学 一种Ti2AlNb合金表面耐高温微弧氧化陶瓷涂层的制备方法
CN104148562A (zh) * 2014-06-30 2014-11-19 贵州安大航空锻造有限责任公司 Ti2AlNb基合金铸锭的开坯方法
CN105537603A (zh) * 2016-03-14 2016-05-04 西安欧中材料科技有限公司 一种超细高纯度Ti2AlNb合金粉末的制备方法
CN106319236A (zh) * 2016-11-01 2017-01-11 西北有色金属研究院 一种Ti2AlNb合金材料的制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107747000A (zh) * 2017-10-25 2018-03-02 宝鸡市渭滨区怡鑫金属加工厂 一种钛镍‑镁合金丝材的制备方法
CN107890707A (zh) * 2017-11-29 2018-04-10 成都创客之家科技有限公司 一种除尘滤芯
CN107931356A (zh) * 2017-11-29 2018-04-20 成都创客之家科技有限公司 一种滤芯用钛合金金属纤维的制备方法
CN110252843A (zh) * 2019-07-09 2019-09-20 中国航发北京航空材料研究院 一种用于增材制造的a100超高强钢丝材的制备方法
CN112742883A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 丹阳亿鑫合金有限公司 一种耐高温抗氧化镍基合金弹簧丝制备方法
CN112742883B (zh) * 2019-10-31 2022-10-21 丹阳亿鑫合金有限公司 一种耐高温抗氧化镍基合金弹簧丝制备方法
CN115255825A (zh) * 2022-07-29 2022-11-01 上海工程技术大学 一种高轴径比细晶结构的镁合金线材制备工艺
CN115971492A (zh) * 2022-09-30 2023-04-18 北京钢研高纳科技股份有限公司 Ti2AlNb合金板材及其制备方法和应用
CN115971492B (zh) * 2022-09-30 2024-03-15 北京钢研高纳科技股份有限公司 Ti2AlNb合金板材及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106914508B (zh) 2018-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106914508B (zh) 一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法
CN105483448B (zh) 一种核用镍基高温合金gh4145丝材的制备方法
CN104451490A (zh) 一种利用α″斜方马氏体微结构制备超细晶钛合金的方法
CN101787492B (zh) 一种高品质大规格芯棒坯制造方法
CN105506525B (zh) 一种Ti2AlNb基合金大规格均匀细晶棒材的制备方法
CN110449541A (zh) 一种gh4169高温合金自由锻棒坯及其制备方法
CN103695826A (zh) 大尺寸gh690镍基合金棒坯的细晶锻造方法
CN105170865B (zh) 一种爆破阀gh690合金剪切盖的晶粒控制方法
CN104148562B (zh) Ti2AlNb基合金铸锭的开坯方法
CN104826890A (zh) 一种超级奥氏体不锈钢无缝管的制造方法
CN109500330A (zh) 一种镍基合金大规格铸锭的开坯方法
CN105177264B (zh) 一种不锈钢锻制圆钢的制造方法
CN102000954A (zh) 一种连轧管机限动芯棒的制造方法
CN104073684A (zh) 含Cr和Mn元素的钛合金及其制备方法
CN109047600A (zh) 冷轧辊坯的锻造方法
CN110468361A (zh) 一种变形高温合金细晶棒材的制备方法
CN104001845B (zh) 一种Ti2AlNb合金大尺寸盘件的锻造工艺方法
CN111534772A (zh) 一种短流程低成本tc4类钛合金成品棒材的制备方法
CN106957943A (zh) 一种提高奥氏体耐热钢力学性能的热处理方法
CN102409258A (zh) 一种含硼的高强度、耐氢脆合金及其组织均匀性控制方法
CN114147081A (zh) 一种难熔高熵合金铸锭的制坯方法
CN105441713A (zh) 一种钛合金无缝管及其制备方法
CN113857283B (zh) 一种高速工具钢棒料的成型方法
CN105328095A (zh) 低碳高合金钢的锻造工艺
CN100590210C (zh) 一种提高γ＇沉淀强化型铁基合金中孪晶界数量的工艺方法

Legal Events

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