CN109622837A - 一种高探伤水平的tc11钛合金饼坯的制备方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种高探伤水平的TC11钛合金饼坯的制备方法及装置。该方法包括：将棒材进行等温锻造，水冷后得到第一饼坯；对所述第一饼坯进行n次两火三镦拔工艺，得到与所述第一饼坯的尺寸相同的第二饼坯；将所述第二饼坯进行固溶处理，形成第三饼坯；对所述第三饼坯进行m次两火三镦拔工艺，得到所述第三饼坯的尺寸相同的第四饼坯；将所述第四饼坯进行滚圆、收饼，得到目标饼坯。本发明实施例能有效降低了锻造火次、操作简单易行、减少了锻造成本；为后续压气机盘一类锻件生产提供了高探伤水平的坯料，提高了最终锻件探伤水平。

Description

一种高探伤水平的TC11钛合金饼坯的制备方法及装置

技术领域：

本发明属于钛合金材料技术领域，具体涉及一种探伤水平高的TC11钛合金饼材的制备方法及装置。

背景技术：

TC11钛合金因其高比强度、良好耐高温性能等被广泛地应用于航空、航天、航海等领域，主要用于航空发动机涡轮盘及压气机盘件。随着发动机盘锻件探伤要求水平的提高，采用高探伤水平饼坯是制备优质盘锻件的关键锻坯环节。目前传统的自由锻造工艺制备的TC11饼坯存在变形不均匀、组织结构一致性差，探伤水平差等缺点(图1)，难以满足发动机盘锻件探伤相关的技术要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在于针对上述现有技术的不足，提出了一种高探伤水平的TC11钛合金饼坯的制备方法。该方法合理可行，有效减少锻坯改锻火次，生产效率高，经济效益好，采用该方法制备的TC11钛合金饼坯，组织均匀、探伤水平高。

本发明的技术方案是：

第一方面，提供一种高探伤水平的TC11钛合金饼坯的制备方法，包括：

将棒材进行等温锻造，水冷后得到第一饼坯；

对所述第一饼坯进行n次两火三镦拔工艺，得到与所述第一饼坯的尺寸相同的第二饼坯；所述两火三镦拔工艺是每两火次完成三次镦抜变形的工艺；其中，所述三次镦抜变形中镦变形和抜变形的次数相同；所述n是正整数；

将所述第二饼坯进行固溶处理，形成第三饼坯；

对所述第三饼坯进行m次两火三镦拔工艺，得到所述第三饼坯的尺寸相同的第四饼坯；所述m是正整数；

将所述第四饼坯进行滚圆、收饼，得到目标饼坯。

进一步的，所述两火三镦拔工艺的锻造参数包括：

锻造加热温度范围为β相变点下30℃-60℃，保温时间系数的范围是0.6min/mm-1.0min/mm，镦粗变形量的范围是30％-60％。

进一步的，所述等温锻造的锻造参数包括：锻造温度的范围为β相变点以下20℃-60℃，等温锻造变形速率的范围是0.5mm/s-15mm/s，变形量的范围是30％-75％。

进一步的，所述固溶处理的参数包括：

加热温度的采用范围是β相变点下30℃-60℃，保温时间系数采用范围是0.6min/mm-1.0min/mm。

进一步的，所述合金棒材是TC11钛合金棒材。

进一步的，所述m是2，所述n是1。

第二方面，提供一种高探伤水平的TC11钛合金饼坯的制备装置，包括：

第一锻造模块，用于将棒材进行等温锻造，水冷后得到第一饼坯；

第二锻造模块，用于对所述第一饼坯进行n次两火三镦拔工艺，得到与所述第一饼坯的尺寸相同的第二饼坯；所述两火三镦拔工艺是每两火次完成三次镦抜变形的工艺；其中，所述三次镦抜变形中镦变形和抜变形的次数相同；所述n是正整数；

固溶模块，用于将所述第二饼坯进行固溶处理，形成第三饼坯；

第三锻造模块，用于对所述第三饼坯进行m次两火三镦拔工艺，得到所述第三饼坯的尺寸相同的第四饼坯；所述m是正整数；

处理模块，用于将所述第四饼坯进行滚圆、收饼，得到目标饼坯。

本发明的有益效果是：

本发明有效降低了锻造火次、操作简单易行、减少了锻造成本；为后续压气机盘一类锻件生产提供了高探伤水平的坯料，提高了最终锻件探伤水平。

图说明：

图1为现有锻造方法得到的饼坯水浸探伤后不均匀探伤结果。

图2为本发明锻造方法得到的饼坯水浸探伤后均匀探伤结果。

具体实施方式：

主要包括以下几个步骤：

步骤一：将TC11钛合金棒材进行等温锻造，水冷后得到第一饼坯；该饼坯等温锻造采用一火次完成，锻造温度为β相变点以下20～60℃，等温锻造变形速率0.5～15mm/s，变形量30％～75％；锻后水冷；

步骤二：将步骤一中所述饼坯进行第一中间坯锻造；空冷后得到第二饼坯；所述第一中间坯采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式；进行四火次，锻造加热温度为β相变点下30～60℃，保温时间系数采用0.6～1.0min/mm计算，镦粗变形量30％～60％，锻后空冷。每两火次完成3次镦抜变形量，该步骤共进行6次镦抜变形，然后进行镦饼工艺；

步骤三：将步骤二中所述饼坯进行固溶处理形成第三饼坯，加热温度采用β相变点下30～60℃，保温时间系数采用0.6～1.0min/mm；

步骤四：将步骤三中所述的第三饼坯进行改锻，形成第四锻坯，采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，加热温度为相变点下30～60℃，分2火次完成，每火次镦粗变形量30～60％，保温时间系数采用0.6～1.0min/mm，锻后空冷，两火次完成3次镦抜变形量。

步骤五：将步骤四中锻坯进行滚圆、收饼，得到厚度140～160mm，截面直径Φ400～600mm的高探伤水平的TC11钛合金饼坯，所述高探伤水平的TC11钛合金饼坯水浸探伤杂波不高于10％。

实施例：

Φ250mm×600mm规格TC11钛合金饼坯的制备。

步骤一：采用额定压力为100MN的等温锻造设备对TC11钛合金饼坯进行镦饼锻造，水冷后得到第一饼坯；所述等温锻造采用等温镦饼锻造方式进行，一火次完成，变形速率：前300mm行程5mm/s，后240mm行程0.5mm/s；加热温度为β相变点以下40℃，模具温度不低于860℃，模具保温时间不低于20h，终锻温度不低于820℃。

步骤二：采用额定压力为2500T的快锻机对步骤一所述的第一饼坯进行改锻，空冷后得到第二饼坯，所述第二饼坯采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，分四火次完成。每火次第二饼坯锻造的加热温度为相变点以下50℃，每火次锻造镦粗变形量35％，每火次第二饼坯终锻温度不低于850℃。

收饼：Φ440mm×170mm收饼到□210×580mm。

改锻：

第一火，□210×580mm镦粗到高度方向H＝475mm，翻面继续镦粗至□260×375mm，然后抜长至□210×580mm，继续镦粗至□260×375mm

第二火，□260×375mm拔长至□210×580mm，然后镦粗至□260×375mm，继续抜长至□210×580mm。

第三火重复该步骤第一火，第四火重复该工艺第二火工艺。

镦饼：□210×580mm镦饼至Φ440mm×170mm；

步骤三：将步骤二中所述第二饼坯进行固溶热处理，加热温度为相变温度下40℃，热处理后空冷，形成第三饼坯。

步骤四：采用额定功率2500T快锻机将步骤三中所述第三饼坯进行第四饼坯锻造，锻后空冷，形成第四锻坯。所述锻造采用轴向镦粗和拔长的锻造方式，分2火次完成，其中第一火次加热温度为相变温度下50℃，第二火加热温度为相变温度下40℃，每火次镦粗变形量35％，每火次终锻温度不低于850℃。

改锻工步尺寸按照步骤二的第一和第二火次控制。

步骤五：采用额定功率2500T快锻机将步骤四中所述第四锻坯进行镦饼锻造，锻后空冷，形成第五饼坯；所述锻造采用镦饼方式进行，共一火次完成，加热温度为相变温度下40℃，终锻温度不低于850℃，最终形成厚度160mm截面直径480mm的TC11钛合金饼坯。

本实施例制备的TC11钛合金饼坯根据国家标准GB5266，采用水浸探伤设备对本实施例的TC11钛合金饼坯进行探伤测试，测试该TC11钛合金饼坯Φ0.8平底孔杂波10％(图2)，本实施例制备的TC11钛合金饼坯具有优异的探伤结果。

Claims (7)

1.一种高探伤水平的TC11钛合金饼坯的制备方法，其特征在于，包括：

将棒材进行等温锻造，水冷后得到第一饼坯；

对所述第一饼坯进行n次两火三镦拔工艺，得到与所述第一饼坯的尺寸相同的第二饼坯；所述两火三镦拔工艺是每两火次完成三次镦抜变形的工艺；其中，所述三次镦抜变形中镦变形和抜变形的次数相同；所述n是正整数；

将所述第二饼坯进行固溶处理，形成第三饼坯；

对所述第三饼坯进行m次两火三镦拔工艺，得到所述第三饼坯的尺寸相同的第四饼坯；所述m是正整数；

将所述第四饼坯进行滚圆、收饼，得到目标饼坯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两火三镦拔工艺的锻造参数包括：

锻造加热温度范围为β相变点下30℃-60℃，保温时间系数的范围是0.6min/mm-1.0min/mm，镦粗变形量的范围是30％-60％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等温锻造的锻造参数包括：锻造温度的范围为β相变点以下20℃-60℃，等温锻造变形速率的范围是0.5mm/s-15mm/s，变形量的范围是30％-75％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固溶处理的参数包括：

加热温度的采用范围是β相变点下30℃-60℃，保温时间系数采用范围是0.6min/mm-1.0min/mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合金棒材是TC11钛合金棒材。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述m是2，所述n是1。

7.一种高探伤水平的TC11钛合金饼坯的制备装置，其特征在于，包括：

第一锻造模块，用于将棒材进行等温锻造，水冷后得到第一饼坯；

第二锻造模块，用于对所述第一饼坯进行n次两火三镦拔工艺，得到与所述第一饼坯的尺寸相同的第二饼坯；所述两火三镦拔工艺是每两火次完成三次镦抜变形的工艺；其中，所述三次镦抜变形中镦变形和抜变形的次数相同；所述n是正整数；

固溶模块，用于将所述第二饼坯进行固溶处理，形成第三饼坯；

第三锻造模块，用于对所述第三饼坯进行m次两火三镦拔工艺，得到所述第三饼坯的尺寸相同的第四饼坯；所述m是正整数；

处理模块，用于将所述第四饼坯进行滚圆、收饼，得到目标饼坯。