CN109252061A - 一种高温、高热稳定性、高断裂韧性钛合金棒材的制备方法 - Google Patents

一种高温、高热稳定性、高断裂韧性钛合金棒材的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钛基合金领域，具体涉及到一种高温钛合金棒材的制备方法，包括将制备的TC25G钛合金铸锭加热至1100℃～1200℃，然后利用快锻机或水压机在β相区开坯锻造；再加热至1030℃～1100℃利用快锻机或水压机反复镦粗、拔长锻造，再将上述锻造后的坯料加热至Tβ‑110℃～Tβ‑20℃(Tβ为TC25G钛合金α+β/β相转变温度)利用快锻机或水压机反复镦粗、拔长锻造，最后将上述锻造后的锻坯加热至Tβ‑110℃～Tβ‑30℃，利用快锻机或水压机拔长至所需尺寸，得到低倍组织为模糊晶、高倍组织均匀的钛合金棒材。采用本发明制备的TC25G钛合金棒材，经双重热处理后，棒材的室温和高温拉伸强度高、热稳定性较好、断裂韧性较高。本发明操作方便、工艺可控性较强，制备的TC25G钛合金棒材批次稳定性好。

Description

一种高温、高热稳定性、高断裂韧性钛合金棒材的制备方法
技术领域
本发明属于钛基合金领域，具体涉及到一种在500℃～550℃下长时(≥100小时)使用、550℃～650℃下短时(＜10小时)使用的高温钛合金棒材的制备方法。
背景技术
20世纪70年代，美国研制成功了近α型Ti-6242S合金，其使用温度达到了540℃，该合金具有高的强度和刚度、良好的抗蠕变性能和热稳定性，被广泛应用于制作大型运输机燃气涡轮发动机的高压压气机盘。英国研制的高温钛合金IMI829，其使用温度达到了550℃，采用IMI829钛合金制造的RB211-535E4发动机高压压气机的后3级盘、鼓筒及后轴焊接一体结构，已经在波音757客机上获得应用。俄罗斯研制的可用于550℃的高温钛合金有BT25和BT25y，BT25在550℃的工作寿命可高达6000h，是制造航空发动机部件的理想合金；BT25y钛合金是BT25钛合金的改进型，其综合性能优于BT25；俄罗斯已将BT25及BT25y钛合金锻件、模锻件、棒材等多种产品列入ГOCT等相关标准，并在许多新型航空发动机上获得了广泛地应用，主要用于制作工作温度在450℃～550℃范围的航空发动机低压压气机盘、压气机盘转子和叶片等。我国研制的工作温度达到550℃高温钛合金有Ti55和TC25G钛合金，两个牌号合金各具特色：Ti55钛合金的热稳定性较好、热强性较佳，可用于制备发动机的机匣、叶片和盘件等，已经在发动机上获得了应用；TC25G钛合金的室温和高温拉伸强度高、热稳定性好、断裂韧性较高，适用于制备发动机叶片、轮盘和整体叶盘等，也已经在发动机上获得了应用。
棒材是锻件的坯料，棒材显微组织对锻件的力学性能起决定作用。锻件的锻造工艺包括：普通α+β两相区锻造、近β锻造和β锻造等，但无论采用何种锻造工艺，受锻件锻造火次限制，棒材的组织和性能是影响锻件质量的关键因素。由于TC25G钛合金为α+β两相钛合金，β稳定元素含量高，原始β晶粒破碎或细化难度大，棒材经常出现不满足标准要求的清晰晶或半清晰晶，同时，高温锻造过程中，TC25G的变形抗力随温度降低迅速升高，高温钛合金变形抗力增大，棒材的组织均匀性无法保证，严重影响了锻件的组织均匀性和力学性能稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温、高热稳定性、高断裂韧性钛合金(TC25G)棒材的制备方法，该制备方法操作方便、可控性较强，可以解决目前TC25G钛合金棒材存在的不足。采用本发明所述制备方法获得的TC25G钛合金棒材组织均匀、力学性能稳定、热稳定性较好、断裂韧性较高，可以满足不同组织类型锻件的性能要求。
为了满足上述技术要求，本发明采用的技术方案是：
一种TC25G钛合金棒材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)铸锭熔炼：原材料采用0～1级海绵钛，合金元素Sn、Mo、Si、W以中间合金形式加入；Al以中间合金加入，不足部分以纯Al加入；Zr以海绵Zr形式加入。合金元素Al、Sn、Zr、Mo、Si、W或中间合金包制成合金包，然后依次进行电极压制、电极焊接和三次真空自耗电弧炉熔炼，得到Φ380mm～720mm的TC25G钛合金铸锭；或将海绵钛与合金元素Al、Sn、Zr、Mo、Si、W或中间合金经混料机混合均匀，然后依次进行电极压制、电极焊接和三次真空自耗电弧炉熔炼，得到Φ380mm～720mm的TC25G钛合金铸锭。
2)采用电阻炉或氧化性气氛的燃气炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热至1100～1200℃，采用快锻机或水压机反复镦粗、拔长锻造1～3火次，锻坯每火次锻比不小于2.3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃，得到TC25G钛合金锻坯。
3)采用电阻炉或氧化性气氛的燃气炉，将步骤2)所得TC25G钛合金锻坯加热至1030～1100℃，利用快锻机或水压机锻造2～4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃。
4)采用电阻炉，将步骤3)所得TC25G钛合金锻坯加热至Tβ-110℃～Tβ-20℃，利用快锻机或水压机反复镦粗、拔长锻造3～8火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃。
5)采用电阻炉，将步骤4)所得TC25G钛合金锻坯加热至Tβ-110℃～Tβ-30℃，利用快锻机或水压机拔长至所需尺寸，终锻温度不低于800℃。
6)固溶时效处理：将步骤5)所得棒材进行双重热处理，得到成品钛合金棒材进行力学性能测试。
上述步骤6)所述棒材的双重热处理制度为：第一重热处理制度为Tβ-50℃～Tβ-20℃条件下保温1h～6h后空冷，第二重热处理制度为500℃～620℃条件下保温2h～10h后空冷。
本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：
1)本发明制备方法操作方便、可控性较强；
2)本发明β相区锻造可以充分破碎铸锭粗大的铸态组织；
3)本发明β相区多火次逐级降温锻造，既可以避免锻造加热过程中原始β晶粒的迅速长大，也可最大限度地避免合金发生不均匀变形及锻造开裂，锻造工艺可执行性好，达到了有效细化原始β晶粒的目的。
4)本发明的TC25G钛合金需要在α+β两相区有充分变形，以获得均匀的显微组织，同时降低棒材的织构强度。
5)采用本发明方法制备的TC25G钛合金棒材，低倍组织为模糊晶，高倍组织为双态组织。棒材的热稳定性较好，断裂韧性较佳。TC25G钛合金棒材的室温拉伸强度在1098MPa以上、屈服强度在947MPa以上、延伸率在10％以上、断面收缩率在28％以上、断裂韧性在71MPa.m1/2以上；TC25G钛合金棒材的550℃拉伸强度在790MPa以上、屈服强度在628MPa以上、延伸率在15％以上、断面收缩率在48％以上；TC25G钛合金棒材经550℃/100h试样热暴露后室温拉伸的延伸率大于10％、断面收缩率大于17％。TC25G钛合金棒材的强韧性匹配较好，力学性能达到同类合金国际先进水平。
具体实施方式
实施例1
1)铸锭熔炼：将Al-Mo、Ti-Sn、Al-Si、Al-Mo-W-Ti中间合金以及海绵Zr、纯Al等制成合金包，然后与0级海绵钛压制成电极，经过真空等离子焊接和三次真空自耗电弧炉熔炼，得到直径为710mm的TC25G钛合金铸锭；Ti钛合金铸锭各成分的重量百分比为Al：6.61％，Sn：1.85％，Zr：3.60％，Mo：4.10％，Si：0.23％，W：1.0％，H：0.009％，O：0.10％，N：0.010％，余量为Ti，铸锭的相转变温度Tβ为990℃
2)采用电阻炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热至1150℃后，用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃；
3)采用电阻炉，将步骤2)所得锻坯加热至1100℃，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造3火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-20℃(970℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；然后再将锻坯加热至Tβ-60℃(930℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于5，终锻温度不低于800℃；，
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-30℃(960℃)，然后用水压机锻至直径300mm棒材，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得TC25G钛合金棒材进行双重热处理，第一重处理制度为Tβ-30℃(960℃)条件下保温3h后空冷，第二重热处理制度为500℃条件下保温10h后空冷。
实施例2
1)铸锭熔炼：铸锭的制备方法与实施例1相同，不同之处是TC25G钛合金铸锭的直径为540mm，铸锭的相转变温度Tβ为984℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热1150℃后，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃；
3)采用电阻炉，将步骤2)所得锻坯加热至1030℃，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造3火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-40℃(944℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；然后再将锻坯加热至Tβ-80℃(904℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于4，终锻温度不低于800℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-60℃(924℃)，然后用水压机锻至直径250mm棒材，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得TC25G钛合金棒材进行双重处理，第一重热处理制度为Tβ-50℃(934℃)条件下保温6h后空冷，第二重热处理制度为620℃条件下保温2h后空冷。
实施例3
1)铸锭熔炼：铸锭的制备方法与实施例1相同，不同之处是TC25G钛合金铸锭的直径为380mm，铸锭的相转变温度Tβ为986℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热1150℃后，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃；
3)采用电阻炉，将步骤2)所得锻坯加热至1080℃，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造3火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-50℃(936℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；然后再将锻坯加热至Tβ-110℃(876℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-110℃(876℃)，然后用水压机锻至直径200mm棒材，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得TC25G钛合金棒材进行双重热处理，第一重热处理制度为Tβ-30℃(956℃)条件下保温1h后空冷，第二重热处理制度为550℃条件下保温8h后空冷。
实施例4
1)铸锭熔炼：将Al-Mo、Ti-Sn、Al-Si、Al-Mo-W-Ti中间合金以及海绵Zr、纯Al等与1级海绵钛经混料机混合均匀，然后压制成电极，经过真空等离子焊接和三次真空自耗电弧炉熔炼，得到直径为620mm的TC25G钛合金铸锭；TC25G钛合金铸锭各成分的重量百分比为Al：6.40％，Sn：2.23％，Zr：3.81％，Mo：4.10％，Si：0.20％，W：0.99％，H：0.009％，O：0.14％，N：0.011％，余量为Ti，铸锭的相转变温度Tβ为980℃
2)采用电阻炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热1150℃后，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃；
3)采用电阻炉，将步骤2)所得锻坯加热至1060℃，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造3火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-50℃(930℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；然后再将锻坯加热至Tβ-80℃(900℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于5，终锻温度不低于800℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-70℃(910℃)，然后用水压机锻至直径250mm棒材，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得TC25G钛合金棒材进行双重热处理，第一重热处理制度为Tβ-40℃(940℃)条件下保温4h后空冷，第二重热处理制度为550℃条件下保温6h后空冷。
实施例5
1)铸锭熔炼：铸锭的制备方法与实施例1相同，不同之处是TC25G钛合金铸锭的直径为710mm，铸锭的相转变温度Tβ为988℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热1150℃后，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃；
3)采用电阻炉，将步骤2)所得锻坯加热至1080℃，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造3火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-80℃(908℃)，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；然后再将锻坯加热至Tβ-80℃(908℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于5，终锻温度不低于800℃；
5)采用电阻炉，将步骤5)所得锻坯加热至Tβ-50℃(938℃)，然后用水压机锻至直径350mm棒材，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤6)所得TC25G钛合金棒材进行双重热处理，第一重热处理制度为Tβ-30℃(958℃)条件下保温2h后空冷，第二重热处理制度为580℃条件下保温6h后空冷。
实施例6
1)铸锭熔炼：铸锭的制备方法与实施例1相同，不同之处是TC25G钛合金铸锭的直径为380mm，铸锭的相转变温度Tβ为983℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热1150℃后，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃；
3)采用电阻炉，将步骤2)所得锻坯加热至1050℃，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造3火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-50℃(933℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；然后再将锻坯加热至Tβ-60℃(923℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于5，终锻温度不低于800℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-30℃(953℃)，然后用水压机锻至直径200mm棒材，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得TC25G钛合金棒材进行双重热处理，第一重热处理制度为Tβ-40℃(943℃)条件下保温3h后空冷，第二重热处理制度为570℃条件下保温6h后空冷。
实施例7
1)铸锭熔炼：铸锭的制备方法与实施例1相同，不同之处是TC25G钛合金铸锭的直径为540mm，铸锭的相转变温度Tβ为989℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热1200℃后，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃；
3)采用电阻炉，将步骤2)所得锻坯加热至1100℃，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造3火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-20℃(969℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；然后再将锻坯加热至Tβ-50℃(939℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于5，终锻温度不低于800℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-40℃(949℃)，然后用水压机锻至直径300mm棒材，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得TC25G钛合金棒材进行双重热处理，第一重处理制度为Tβ-20℃(969℃)条件下保温3h后空冷，第二重热处理制度为600℃条件下保温8h后空冷。
实施例8
1)铸锭熔炼：铸锭的制备方法与实施例1相同，不同之处是TC25G钛合金铸锭的直径为460mm，铸锭的相转变温度Tβ为985℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热1150℃后，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃；
3)采用电阻炉，将步骤2)所得锻坯加热至1100℃，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造3火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-30℃(955℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；然后再将锻坯加热至Tβ-80℃(905℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于5，终锻温度不低于800℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-70℃(925℃)，然后用水压机锻至直径200mm棒材，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得TC25G钛合金棒材进行双重热处理，第一重热处理制度为Tβ-30℃(955℃)条件下保温2h后空冷，第二重热处理制度为550℃条件下保温10h后空冷。
实施例9
1)铸锭熔炼：铸锭的制备方法与实施例1相同，不同之处是TC25G钛合金铸锭的直径为540mm，铸锭的相转变温度Tβ为984℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热1150℃后，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃；
3)采用电阻炉，将步骤2)所得锻坯加热至1070℃，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造3火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-20℃(964℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；然后再将锻坯加热至Tβ-60℃(924℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-50℃(934℃)，然后用水压机锻至直径200mm棒材，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得TC25G钛合金棒材进行双重热处理，第一重热处理制度为Tβ-30℃(954℃)条件下保温2h后空冷，第二重热处理制度为570℃条件下保温4h后空冷。
实施例10
1)铸锭熔炼：铸锭的制备方法与实施例4相同，不同之处是TC25G钛合金铸锭的直径为540mm，铸锭的相转变温度Tβ为986℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热1150℃后，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2..3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃；
3)采用电阻炉，将步骤2)所得锻坯加热至1100℃，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造3火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-60℃(926℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；然后再将锻坯加热至Tβ-70℃(916℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于5，终锻温度不低于800℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-50℃(936℃)，然后用水压机锻至直径200mm棒材，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得TC25G钛合金棒材进行双重热处理，第一重热处理制度为Tβ-30℃(956℃)条件下保温2h后空冷，第二重热处理制度为550℃条件下保温4h后空冷。
实施例11
1)铸锭熔炼：铸锭的制备方法与实施例4相同，不同之处是TC25G钛合金铸锭的直径为540mm，铸锭的相转变温度Tβ为982℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热1150℃后，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃；
3)采用电阻炉，将步骤2)所得锻坯加热至1040℃，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造3火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-30℃(952℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；然后再将锻坯加热至Tβ-80℃(902℃)，利用水压机反复镦粗、拔长锻造2火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于5，终锻温度不低于800℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-50℃(932℃)，然后用水压机锻至直径200mm棒材，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得TC25G钛合金棒材进行双重热处理，第一重热处理制度为Tβ-20℃(962℃)条件下保温2h后空冷，第二重热处理制度为560℃条件下保温4h后空冷。
本发明实施例制备的TC25G钛合金棒材具有较高的强度、较好的热稳定性、较佳的断裂韧性。
本发明实施例制备的TC25G钛合金棒材的力学性能见表1～表3。从表中可知，采用本发明方法制备的TC25G钛合金棒材的室温拉伸强度在1098MPa以上、屈服强度在947MPa以上、延伸率在10％以上、断面收缩率在28％以上、断裂韧性在71MPa.m1/2以上；TC25G钛合金棒材的550℃拉伸强度在790MPa以上、屈服强度在628MPa以上、延伸率在15％以上、断面收缩率在48％以上；TC25G钛合金棒材经550℃/100h试样热暴露后室温拉伸的延伸率大于10％、断面收缩率大于17％。
表1～表3本发明实施例制备的TC25G钛合金棒材的力学性能。
表1室温拉伸性能
表2 550℃/100h试样热暴露后室温拉伸性能
实施例 σ<sub>b</sub>，MPa σ<sub>0.2</sub>，MPa δ，％ Ψ，％
1 1148 1063 13.0 34
2 1106 1025 12.0 39
3 1124 1043 14.5 39
4 1129 1053 13.5 37
5 1163 1047 13.0 32
6 1166 1022 17.5 17
7 1127 1063 16.5 36
8 1144 1035 10.0 25
9 1178 1014 11.5 24
10 1140 1021 14.0 17
11 1187 1042 11.5 18
表3 550℃拉伸性能
实施例 σ<sub>b</sub>，MPa σ<sub>0.2</sub>，MPa δ，％ Ψ，％
1 810 665 21.5 72.0
2 795 675 15.5 71.5
3 820 675 18.0 70.5
4 825 680 20.5 71.5
5 850 680 20.0 72
6 825 656 25.0 69
7 794 629 16.0 49
8 790 671 19.0 59
9 823 628 23.0 48
10 841 684 22.5 63
11 874 674 23.5 64
以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种高温、高热稳定性、高断裂韧性钛合金棒材的制备方法，所述钛合金为TC25G钛合金，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)铸锭熔炼：原材料采用0～1级海绵钛，合金元素Sn、Mo、Si、W以中间合金形式加入；Al以中间合金加入，不足部分以纯Al加入；Zr以海绵Zr形式加入；合金元素Al、Sn、Zr、Mo、Si、W或中间合金包制成合金包，然后依次进行电极压制、电极焊接和三次真空自耗电弧炉熔炼，得到Φ380mm～720mm的TC25G钛合金铸锭；或将海绵钛与合金元素Al、Sn、Zr、Mo、Si、W或中间合金经混料机混合均匀，然后依次进行电极压制、电极焊接和三次真空自耗电弧炉熔炼，得到Φ380mm～720mm的TC25G钛合金铸锭；
2)采用电阻炉或氧化性气氛的燃气炉，将步骤1)所得TC25G钛合金铸锭加热至1100～1200℃，采用快锻机或水压机反复镦粗、拔长锻造1～3火次，锻坯每火次锻比不小于2.3，总锻比不小于4.2，终锻温度不低于900℃，得到TC25G钛合金锻坯；
3)采用电阻炉或氧化性气氛的燃气炉，将步骤2)所得TC25G钛合金锻坯加热至1030～1100℃，利用快锻机或水压机锻造2～4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6.5，终锻温度不低于850℃；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得TC25G钛合金锻坯加热至Tβ-110℃～Tβ-20℃，利用快锻机或水压机反复镦粗、拔长锻造3～8火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于10，终锻温度不低于800℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得TC25G钛合金锻坯加热至Tβ-110℃～Tβ-30℃，利用快锻机或水压机拔长至所需尺寸，终锻温度不低于800℃；
6)双重热处理：将步骤5)所述棒材进行双重热处理，得到成品钛合金棒材。
2.根据权利要求1所述高温、高热稳定性、高断裂韧性钛合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤6)所述棒材的双重热处理制度为：第一重热处理制度为Tβ-50℃～Tβ-20℃条件下保温1h～6h后空冷，第二重热处理制度为500℃～620℃条件下保温2h～10h后空冷。
3.一种采用权利要求1所述方法制备的钛合金棒材，其特征在于：所述棒材的室温拉伸强度在1098MPa以上、屈服强度在947MPa以上、延伸率在10％以上、断面收缩率在28％以上、断裂韧性在71MPa.m1/2以上；TC25G钛合金棒材的550℃拉伸强度在790MPa以上、屈服强度在628MPa以上、延伸率在15％以上、断面收缩率在48％以上；TC25G钛合金棒材经550℃/100h试样热暴露后室温拉伸的延伸率大于10％、断面收缩率大于17％。
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