CN107217221A - 一种高均匀Ti‑15Mo钛合金棒坯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高均匀Ti‑15Mo钛合金棒坯的制备方法,选择成分合格的Ti‑15Mo钛合金铸锭,加热保温,进行2火次开坯锻造,破碎铸态粗大晶粒;然后对开坯后的坯料,加热保温,进行均匀化处理;随后对坯料加热保温,进行镦拔锻造,进一步改善物料组织均匀性;最后对坯料加热保温,进行直拔、摔圆锻造,即得到高均匀的Ti‑15Mo钛合金棒坯。本发明通过对Ti‑15Mo钛合金铸锭交替进行高温均匀化处理与锻造变形,可有效改善Ti‑15Mo这种高合金含量的β型钛合金成分微观偏析,并且均匀、细化棒坯组织,为后期精锻或者轧制综合性能的棒材,打好了基础。此外,本发明制备方法简单,适合批量生产。
Description
技术领域
本发明属于钛合金材料加工技术领域,具体涉及一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法。
背景技术
Ti-15Mo(UNS R58150)合金是一种β型合金,美国,日本,德国等国家对该合金都做过不同程度的研究开发,最初的目的是打算作为航空材料使用,但是在实际应用中受到一定的阻力,主要是由于该合金在中温条件下热处理比较困难,合金成分、组织均匀性不佳。但Ti-15Mo合金弹性模量低,强度高,抗疲劳性能佳,抗腐蚀性以及生物相容性优越,因此通常会被加工成棒丝材,线材,用于整形、创伤、脊柱、齿科、心血管等植入体制造。
Ti-15Mo合金中Mo元素含量高,冶金方式和加工工艺对该合金的均匀性会有直接的影响。因此锻坯的锻造工艺,能否实现Ti-15Mo铸锭成分进一步均匀化,得到破碎的加工态组织,对丝棒材成品的综合性能至关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,用以改善Ti-15Mo锻坯成分、组织不均匀的状况,提高Ti-15Mo丝棒材成品的综合性能。
本发明所采用的技术方案是,一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,具体包括以下步骤:
步骤1,铸锭开坯:
选择成分合格的Ti-15Mo钛合金铸锭,加热保温,进行2火次开坯锻造,破碎铸态粗大晶粒;
步骤2,锻坯均匀化处理:
将经步骤1开坯的坯料,加热保温,进行均匀化处理;
步骤3,锻坯锻造:
对经步骤2均匀化处理的坯料,加热,充分保温,进行镦拔锻造,进一步改善物料组织均匀性;
步骤4,成品锻造:
对经步骤3锻造的坯料,加热,充分保温,进行直拔、摔圆锻造,即得到高均匀的Ti-15Mo钛合金棒坯。
本发明的特点还在于,
步骤1中开坯锻造前,将铸锭加热至相变点以上400℃~430℃,保温时间不少于10h,进行均匀化处理。
步骤1中第一火次锻造具体为:将铸锭在相变点以上400℃~430℃加热,保温,进行1镦2拔锻造,锻比为1.8~2.0。
步骤1中第二火次锻造具体为:将铸锭在相变点以上100℃~120℃加热,保温,进行2镦2拔锻造,锻比为1.6~1.8。
步骤2中具体为:将坯料在相变点以上400℃~430℃加热,保温时间不少于10h,进行1火次2镦2拔锻造,锻比为1.6~1.8。
步骤3中加热温度为相变点以上50℃~80℃。
步骤3中镦拔锻造锻比为1.6~1.8。
步骤4中加热温度为相变点以上20℃~40℃。
步骤4中直拔、摔圆锻造,单火次变形量为40%~65%。
本发明的有益效果是,一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,通过高温均匀化和锻造变形的结合,来提高Ti-15Mo锻坯微观成分和组织的均匀性。首先对Ti-15Mo钛合金铸锭高温长时间保温处理,可以改善铸锭成分微观均匀性,随后降低加热温度镦拔锻造,可以使粗大铸态晶粒得到充分破碎。再次高温长时间加热,前两火次储存的畸变能可为均匀化提供必要的动力,进一步实现了组织和微观成分的均匀化。最后梯度降温对锻坯锻造,既可有效降低物料变形抗力,减少开裂,又可改善棒坯组织均匀性。
附图说明
图1是本发明制备高均匀的Ti-15Mo钛合金棒坯工艺流程图;
图2是本发明得到的Φ85mmTi-15Mo钛合金棒材的横向组织低倍图。
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。
本发明一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,工艺流程如图1所示,具体包括以下步骤:
步骤1,铸锭开坯:
选择成分合格、无宏观偏析的Ti-15Mo钛合金铸锭,在大气气氛下,采用电阻炉加热,进行2火次开坯锻造。第一火,铸锭加热温度为相变点以上400℃~430℃,保温时间不少于10h,对铸锭进行均匀化处理,然后利用余热对其进行1镦2拔锻造,控制锻比为1.8~2.0,锻后空冷至室温;第二火,加热温度为相变点以上100℃~120℃,充分保温,2镦2拔,控制锻比为1.6~1.8,破碎粗大铸态晶粒,锻后空冷至室温,完成铸锭开坯;
步骤2,锻坯高温均匀化:
将经步骤1开坯的坯料,在大气气氛下,采用电阻炉,在相变点以上400℃~430℃,长时间保温(保温时间不少于10h),经1火次2镦2拔,控制锻比为1.6~1.8,锻后空冷至室温,即完成对坯料的均匀化处理。
步骤3,锻坯锻造:
将经步骤2均匀化处理的坯料,在大气气氛下,采用电阻炉加热,加热温度为相变点以上50℃~80℃,充分保温,经1火次镦拔,控制锻比为1.6~1.8,改善物料组织均匀性,锻后空冷至室温;再次采用电阻炉,在相变点以上20℃~40℃对坯料进行加热,充分保温,经2火次直拔、摔圆,单火次变形量为40%~65%,加工成组织均匀的Φ85mm~Φ95mm锻坯,空冷至室温,即得到高均匀的Ti-15Mo钛合金棒坯。
本发明一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,通过高温均匀化和锻造变形的结合,来提高Ti-15Mo锻坯微观成分和组织的均匀性。铸锭高温长时间保温处理,通过扩散等作用,可以改善铸锭成分微观均匀性,随后降低加热温度镦拔锻造,可以使粗大铸态晶粒得到充分破碎。再次高温长时间加热,前两火次储存的畸变能可为均匀化提供必要的动力,进一步实现了组织和微观成分的均匀化。最后梯度降温对锻坯锻造,既可有效降低物料变形抗力,减少开裂,又可改善棒坯组织均匀性。
图2是采用本发明方法制备得到的Φ85mmTi-15Mo钛合金棒坯的横向组织低倍图,从图中可以看出棒材的横向组织均匀。本发明中所采用的高温长时间保温处理,可以有效改善高合金含量Ti-15Mo合金铸锭的成分微观均匀性;镦拔加工与高低温配合,可以有效改善棒坯组织均匀性。
实施例1
选择成分合格、无宏观偏析的Ti-15Mo钛合金铸锭,实测相变点为750℃,在大气气氛下加工。第一火,在1150℃下保温12h后,1镦2拔,锻比为2.0,空冷至室温,修伤;第二火,在850℃下充分保温,2镦2拔,锻比1.8,铸态粗大晶粒破碎,完成铸锭开坯;第三火,在1180℃下保温10h,2镦2拔,锻比1.8,对锻坯进行均匀化处理。第四火,在800℃下充分保温,经1火次镦拔,锻比为1.8,改善物料组织均匀性,空冷至室温,修伤。第五火,在780℃下加热,进行一次拔长,变形量控制为40%。第六火,在770℃下加热,充分保温后直拔摔圆,变形量控制为60%。加工成组织均匀的Φ95mm锻坯,空冷至室温,修伤,即得到高均匀的Ti-15Mo钛合金棒坯。
实施例2
选择成分合格、无宏观偏析的Ti-15Mo钛合金铸锭,实测相变点为755℃,在大气气氛下加工。第一火,在1170℃下保温15h后,1镦2拔,锻比为1.9,空冷至室温,修伤;第二火,在860℃下充分保温,2镦2拔,锻比为1.6,铸态粗大晶粒破碎,完成铸锭开坯;第三火,在1160℃下保温13h后,1火次2镦2拔,锻比为1.6,对锻坯进行均匀化处理。第四火,在820℃下充分保温,经1火次镦拔,锻比为1.6,改善物料组织均匀性,空冷至室温,修伤;第五火,在790℃下加热,进行一次拔长,变形量控制为65%。第六火,在780℃下加热,充分保温后直拔摔圆,变形量控制为40%,加工成组织均匀的Φ85mm锻坯,空冷至室温,修伤,即得到高均匀的Ti-15Mo钛合金棒坯。
实施例3
选择成分合格、无宏观偏析的Ti-15Mo钛合金铸锭,实测相变点为760℃,在大气气氛下加工。第一火,在1190℃下保温10h后,1镦2拔,锻比为1.8,空冷至室温,修伤;第二火,在880℃下充分保温,2镦2拔,锻比为1.7,铸态粗大晶粒破碎,完成铸锭开坯;第三火,在1160℃下保温14h,2镦2拔,锻比为1.7,对锻坯进行均匀化处理。第四火,在840℃下充分保温,经1火次镦拔,锻比为1.7,改善物料组织均匀性,空冷至室温,修伤;第五火,在800℃下加热,进行一次拔长,变形量控制为50%。第六火,在790℃下加热,充分保温后直拔摔圆,变形量控制为54%,加工成组织均匀的Φ95mm锻坯,空冷至室温,修伤,即得到高均匀的Ti-15Mo钛合金棒坯。
Claims (9)
1.一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤1,铸锭开坯:
选择成分合格的Ti-15Mo钛合金铸锭,加热保温,进行2火次开坯锻造,破碎铸态粗大晶粒;
步骤2,锻坯均匀化处理:
将经步骤1开坯的坯料,加热保温,进行均匀化处理;
步骤3,锻坯锻造:
对经步骤2均匀化处理的坯料,加热,充分保温,进行镦拔锻造,进一步改善物料组织均匀性;
步骤4,成品锻造:
对经步骤3锻造的坯料,加热,充分保温,进行直拔、摔圆锻造,即得到高均匀的Ti-15Mo钛合金棒坯。
2.根据权利要求1所述的一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,其特征在于,所述步骤1中开坯锻造前,将铸锭加热至相变点以上400℃~430℃,保温时间不少于10h,进行均匀化处理。
3.根据权利要求1所述的一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,其特征在于,所述步骤1中第一火次锻造具体为:将铸锭在相变点以上400℃~430℃加热,保温,进行1镦2拔锻造,锻比为1.8~2.0。
4.根据权利要求1所述的一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,其特征在于,所述步骤1中第二火次锻造具体为:将铸锭在相变点以上100℃~120℃加热,保温,进行2镦2拔锻造,锻比为1.6~1.8。
5.根据权利要求1所述的一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,其特征在于,所述步骤2中具体为:将坯料在相变点以上400℃~430℃加热,保温时间不少于10h,进行1火次2镦2拔锻造,锻比为1.6~1.8。
6.根据权利要求1所述的一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,其特征在于,所述步骤3中加热温度为相变点以上50℃~80℃。
7.根据权利要求1所述的一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,其特征在于,所述步骤3中镦拔锻造锻比为1.6~1.8。
8.根据权利要求1所述的一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,其特征在于,所述步骤4中加热温度为相变点以上20℃~40℃。
9.根据权利要求1所述的一种高均匀Ti-15Mo钛合金棒坯的制备方法,其特征在于,所述步骤4中直拔、摔圆锻造,单火次变形量为40%~65%。
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