CN109371268B - 一种高温、高热稳定性、高蠕变抗力钛合金棒材的制备方法 - Google Patents

一种高温、高热稳定性、高蠕变抗力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Ti55钛合金铸锭加热至1150℃～1200℃，然后利用快锻机或水压机在β相区开坯锻造；再加热至1050℃～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‑100℃～Tβ‑20℃(Tβ为Ti55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Ti55钛合金棒材，经固溶+时效热处理后，棒材的强韧性匹配较好，持久和蠕变强度与热稳定性匹配较佳，断裂韧性较高。本发明操作方便、工艺可控性较强，制备的Ti55钛合金棒材批次稳定性好。

Description

一种高温、高热稳定性、高蠕变抗力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550℃～600℃下长时(≥50小时)使用、650℃～700℃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
钛合金具有比强度高、耐蚀、耐热等优点，在航空、航天、石油、化工、能源、汽车、医疗、体育休闲等领域得到了广泛应用。随着航空、航天技术的发展，特别是当飞行器飞行马赫数达到3.0以上时，传统的铝基合金以及钛合金(TC4) 已不能满足飞行器用锻件和壳体的耐高温要求，迫切需要使用温度在600℃～ 700℃区间内使用的轻质耐高温钛合金。
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550℃高温钛合金有IMI685和IMI829，采用IMI685钛合金制作的RB211、RB199等系列发动机和M53等发动机的高压压气机盘和叶片，已经广泛应用于英国的航空发动机上；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Ti55钛合金的工作温度达到550℃，该合金热稳定性和热强性较好，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 Ti55高温钛合金变形抗力大、变形易产生表面开裂，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、高蠕变性能钛合金(Ti55) 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Ti55钛合金棒材存在的不足。采用本发明的制备方法，获得的Ti55钛合金棒材组织均匀、力学性能稳定、热稳定性和热强性匹配较佳，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Ti55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、Nb、Ta 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 的形式加入。合金元素Al、Sn、Zr、Mo、Si、Nb、Ta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Ti55钛合金铸锭；或将海绵钛与合金元素Al、Sn、Zr、Mo、Si、Nb、 Ta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Ti55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Ti55钛合金铸锭加热至1150～1200℃，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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃。
3)采用电阻炉或氧化性气氛的燃气炉，将步骤2)所得Ti55钛合金锻坯加热至1050～1100℃，利用快锻机或水压机反复镦粗、拔长锻造2～4火次，锻坯每火次锻比不小于2.6，总锻比不小于6，终锻温度不低于850℃。锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷方式冷却。
4)采用电阻炉，将步骤3)所得Ti55钛合金锻坯加热至Tβ-100℃～Tβ-20℃，利用快锻机或水压机反复镦粗、拔长锻造3～6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Ti55钛合金锻坯加热至Tβ-100℃～Tβ-20℃，利用快锻机或水压机拔长至所需尺寸，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃。
6)固溶时效处理：将步骤5)所得棒材进行固溶时效处理，得到成品钛合金棒材进行力学性能测试。
上述步骤6)所述棒材的固溶时效处理制度为：固溶处理制度为 Tβ-50℃～Tβ-20℃条件下保温2h～4h后油冷或水淬，时效处理制度为550℃～650℃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相区锻造可以破碎铸锭的粗大铸态组织，避免了这种组织由于低温变形开裂倾向明显而带来的技术风险；
3)本发明β相区多火次逐级降温锻造方法是基于Ti55钛合金易开裂的特点，最大限度避免合金发生不均匀变形及锻造开裂，同时抑制β相区加热过程中β晶粒的长大，达到有效细化原始β晶粒的目的。
4)本发明的Ti55钛合金需要在α+β两相区有充分变形，为了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Ti55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，蠕变性能较佳。棒材的室温拉伸强度大于 950MPa、延伸率大于14％，550℃拉伸强度大于650MPa、延伸率大于18％，550℃ /300MPa/100h蠕变残余变形小于0.15％，550℃/100h试样热暴露后室温拉伸延伸率大于10％、断面收缩率大于20％，Ti55钛合金棒材的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-Nb和Al-Ta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Ti55钛合金铸锭；Ti钛合金铸锭各成分的重量百分比为Al：5.51％，Sn：3.55％，Zr：3.10％，Mo：1.01％，Si： 0.28％，Nb：0.42％，Ta：0.51％，H：0.009％，O：0.12％，N：0.013％，余量为 Ti，铸锭的相转变温度Tβ为1000℃
2)采用电阻炉，将步骤1)所得Ti60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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃；
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，终锻温度不低于 850℃；锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷方式冷却；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-20℃(980℃)，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℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-60℃(940℃)，然后用水压机锻至直径300mm棒材，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得Ti55钛合金棒材进行固溶时效处理，固溶处理制度为Tβ-20℃(980℃)条件下保温3h后油冷，时效处理制度为650℃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Ti55钛合金铸锭的直径为540mm，铸锭的相转变温度Tβ为994℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得Ti55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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃；
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，终锻温度不低于 850℃；锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷方式冷却；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-60℃(934℃)，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℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-100℃(894℃)，然后用水压机锻至直径250mm棒材，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得Ti55钛合金棒材进行固溶时效处理，固溶处理制度为Tβ-50℃(944℃)条件下保温2h后油冷，时效处理制度为600℃条件下保温6h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Ti55钛合金铸锭的直径为380mm，铸锭的相转变温度Tβ为996℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得Ti55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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃；
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，终锻温度不低于 850℃；锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷方式冷却；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-40℃(956℃)，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℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-60℃(936℃)，然后用水压机锻至直径200mm棒材，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得Ti55钛合金棒材进行固溶时效处理，固溶处理制度为Tβ-30℃(966℃)条件下保温4h后水冷，时效处理制度为580℃条件下保温2h后空冷。
实施例4
1)铸锭熔炼：将Al-Mo、Ti-Sn、Al-Si、Al-Nb和Al-Ta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Ti55钛合金铸锭；Ti55 钛合金铸锭各成分的重量百分比为Al：5.40％，Sn：3.63％，Zr：3.41％，Mo：1.10％， Si：0.30％，Nb：0.42％，Ta：0.49％，H：0.008％，O：0.10％，N：0.011％，余量为Ti，铸锭的相转变温度Tβ为995℃
2)采用电阻炉，将步骤1)所得Ti55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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃；
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，终锻温度不低于 850℃；锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷方式冷却；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-50℃(945℃)，然后用水压机反复镦粗、拔长锻造5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-80℃(915℃)，然后用水压机锻至直径250mm棒材，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得Ti55钛合金棒材进行固溶时效处理，固溶处理制度为Tβ-40℃(955℃)条件下保温2h后油冷，时效处理制度为600℃条件下保温10h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Ti55钛合金铸锭的直径为710mm，铸锭的相转变温度Tβ为998℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得Ti55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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃；
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，终锻温度不低于 850℃；锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷方式冷却；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-40℃(958℃)，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℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-50℃(948℃)，然后用水压机锻至直径350mm棒材，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得Ti55钛合金棒材进行固溶时效处理，固溶处理制度为Tβ-20℃(978℃)条件下保温2h后油冷，时效处理制度为630℃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Ti55钛合金铸锭的直径为380mm，铸锭的相转变温度Tβ为1003℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得Ti55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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃；
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，终锻温度不低于 850℃；锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷方式冷却；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-80℃(923℃)，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℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-50℃(953℃)，然后用水压机锻至直径200mm棒材，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得Ti55钛合金棒材进行固溶时效处理，固溶处理制度为Tβ-40℃(963℃)条件下保温3h后油冷，时效处理制度为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Ti55钛合金铸锭的直径为540mm，铸锭的相转变温度Tβ为999℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得Ti55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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃；
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，终锻温度不低于 850℃；锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷方式冷却；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-90℃(909℃)，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℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-40℃(959℃)，然后用水压机锻至直径300mm棒材，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得Ti55钛合金棒材进行固溶时效处理，固溶处理制度为Tβ-20℃(979℃)条件下保温3h后油冷，时效处理制度为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Ti55钛合金铸锭的直径为460mm，铸锭的相转变温度Tβ为1005℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得Ti55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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃；
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，终锻温度不低于 850℃；锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷方式冷却；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-100℃(905℃)，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℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-30℃(975℃)，然后用水压机锻至直径200mm棒材，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得Ti55钛合金棒材进行固溶时效处理，固溶处理制度为Tβ-30℃(975℃)条件下保温2h后水冷，时效处理制度为650℃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Ti55钛合金铸锭的直径为540mm，铸锭的相转变温度Tβ为1000℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得Ti55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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃；
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，终锻温度不低于 850℃；锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷方式冷却；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-60℃(940℃)，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℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-80℃(920℃)，然后用水压机锻至直径200mm棒材，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得Ti55钛合金棒材进行固溶时效处理，固溶处理制度为Tβ-30℃(970℃)条件下保温2h后油冷，时效处理制度为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Ti55钛合金铸锭的直径为540mm，铸锭的相转变温度Tβ为996℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得Ti55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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃；
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，终锻温度不低于 850℃；锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷方式冷却；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-60℃(936℃)，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℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-60℃(936℃)，然后用水压机锻至直径200mm棒材，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得Ti55钛合金棒材进行固溶时效处理，固溶处理制度为Tβ-50℃(946℃)条件下保温2h后油冷，时效处理制度为650℃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Ti55钛合金铸锭的直径为540mm，铸锭的相转变温度Tβ为1002℃；
2)采用电阻炉，将步骤1)所得Ti55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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃；
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，终锻温度不低于 850℃；锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷方式冷却；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得锻坯加热至Tβ-60℃(942℃)，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℃；
5)采用电阻炉，将步骤4)所得锻坯加热至Tβ-100℃(902℃)，然后用水压机锻至直径200mm棒材，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃；
6)采用电阻炉，将步骤5)所得Ti55钛合金棒材进行固溶时效处理，固溶处理制度为Tβ-20℃(982℃)条件下保温2h后油冷，时效处理制度为560℃条件下保温4h后空冷。
本发明实施例制备的Ti55钛合金棒材具有较高的强度、较好的热稳定性、较佳的550℃蠕变抗力。
本发明实施例制备的Ti55钛合金棒材的力学性能见表1和表2。从表中可知，采用本发明方法制备的Ti55钛合金棒材的室温拉伸强度在990MPa以上、屈服强度在900MPa以上、延伸率在12％以上、断面收缩率在25％以上；Ti55钛合金棒材的550℃拉伸强度在640MPa以上、屈服强度在500MPa以上、延伸率在16％以上、断面收缩率在45％以上；Ti55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20％；Ti55钛合金棒材的550℃ /300MPa/100h蠕变残余变形在0.17％以下。
表1室温拉伸性能
Figure BDA0001819371010000111
表2 550℃拉伸和蠕变性能
Figure BDA0001819371010000112
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 (2)

1.一种高温、高热稳定性、高蠕变性能钛合金棒材的制备方法，所述钛合金为Ti55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、Nb、Ta分别以Al-Mo、Ti-Sn、Al-Si、Al-Nb和Al-Ta中间合金形式加入，Al的不足部分以纯Al加入；Zr以海绵Zr形式加入；将原材料制成合金包，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Ti55钛合金铸锭；或将原材料经混料机混合均匀，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Ti55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Ti55钛合金铸锭加热至1150～1200℃，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2.1，总锻比不小于4，终锻温度不低于850℃，得到Ti55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Ti55钛合金锻坯加热至1050～1100℃，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，终锻温度不低于850℃；锻坯最后一火次锻造完成后采取水冷的冷却方式；
4)采用电阻炉，将步骤3)所得Ti55钛合金锻坯加热至Tβ-100℃～Tβ-20℃，利用快锻机或水压机反复镦粗、拔长锻造3～6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Ti55钛合金锻坯加热至Tβ-100℃～Tβ-20℃，利用水压机拔长至Φ200mm、Φ250mm、Φ300mm或Φ350mm棒材，总锻比不小于3，终锻温度不低于800℃；
6)固溶时效处理：将步骤5)所得棒材进行固溶时效处理，得到成品钛合金棒材；固溶处理制度为Tβ-50℃～Tβ-20℃条件下保温2h～4h后油冷或水淬，时效处理制度为550℃～650℃条件下保温2h～10h后空冷。
2.一种采用权利要求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大于950MPa、延伸率大于14％，550℃拉伸强度大于650MPa、延伸率大于18％，550℃/300MPa/100h蠕变残余变形小于0.15％，550℃/100h试样热暴露后室温拉伸延伸率大于10％、断面收缩率大于20％。
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