CN112247047A - Tc11钛合金细晶锻造工艺 - Google Patents

Tc11钛合金细晶锻造工艺 Download PDF

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    • 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
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon

Abstract

为了使坯料晶粒细化，形成微晶组织超塑性，TC11钛合金细晶制坯锻造工艺在现行的锻造工艺基础上增加三步反复镦拔工艺，可以达到明显的细化晶粒的作用，金相组织显示晶粒明显细小，形成微晶组织超塑性，可以实现超塑性成形，经过自由锻细化处理的TC11钛合金，平均晶粒尺寸为6μm，在900℃时恒应变速率试验的最大延伸率为1260％，采用最大m值变形方式可以获得异常高的超塑性,最大延伸率达到2300％。

Description

TC11钛合金细晶锻造工艺
技术领域
本发明涉及钛合金锻造领域，特别是涉及一种TC11钛合金细晶锻造工艺。
背景技术
TC11钛合金属于α+β型钛合金，我国国家标准将其命名为TC系列，其合金元素包括β稳定元素和α稳定元素，如铁、铜、铬、硼等，在室温时既有α相,也有β相，α+β型钛合金具有良好的力学性能,可热处理强化。TC11合金是一种综合性能良好的α+β型热强钛合金，在500℃以下有优异的热强性能(高温强度、蠕变抗力等)并且具有较高室温强度。TC11钛合金主要用于制造航空发动机的压气机盘、叶片、鼓筒等零件，也可用于制造飞机结构件。但TC11钛合金由于锻造温度范围窄，变形抗力大，锻造成形困难。因此，通过诱发其超塑性，利用其在超塑性条件下进行锻造成形是一种很好的工艺选择。
超塑性是指材料在一定的内部(组织)条件(如晶粒形状及尺寸、相变等)和外部(环境)条件下(如温度、应变速率等)，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能(例如大的延伸率)的现象。超塑性成形的特点为大变形、无颈缩、小应力、易成形。根据目前世界上各国学者研究的结果，按照实现超塑性的条件(组织、温度、应力状态等)，可将超塑性分为三类，即微晶组织超塑性(即恒温超塑性或结构超塑性)、相变超塑性(即变温超塑性或动态超塑性)和其他超塑性。
发明内容
针对以上背景技术中提到的不足和缺陷，本发明的目的在于对TC11钛合金进行晶粒细化，形成微晶组织超塑性，达到锻件超塑性成形的要求，为TC11钛合金实现超塑性模锻成形做好组织准备。
一种TC11钛合金细晶锻造工艺，在现行的锻造工艺基础上增加三步反复镦拔工步，可以达到明显的细化晶粒的作用，形成微晶组织超塑性，使TC11钛合金能够实现超塑性模锻成形。
优选的，TC11钛合金锻造温度为始锻温度978℃，终锻温度850℃，锻压设备为自由锻空气锤，加热设备为电阻炉。
优选的，对不同规格的TC11钛合金坯料尺寸同样适用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：TC11钛合金采用本锻造工艺工步设计进行锻打后，坯料晶粒明显细小，形成微晶组织超塑性，达到锻件超塑性成形的组织要求，为TC11钛合金实现超塑性模锻成形做好组织准备；另实施本工艺不增加工装成本和其他设备的投入。
附图说明
图1为对比文件1的横向截面300倍图；
图2为对比文件1的纵向截面300倍图；
图3为对比文件1的横向截面50倍图；
图4为对比文件1的纵向截面50倍图；
图5为本发明的实施例1的横向截面750倍坯料试样金相图；
图6为本发明的实施例1的纵向截面750倍坯料试样金相图；
图7为本发明的实施例1的横向截面150倍坯料试样金相图；
图8为本发明的实施例1的纵向截面150倍坯料试样金相图；
图9为本发明的实施例1的拉伸试验延伸率示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
对比文件1：
将TC11钛合金方料46×46×250锻造拔长成
Figure BDA0002712506520000032
圆棒料。按照现在一般的锻造工艺方法，即把方料46×46×250先拔长至方料14×14×随料，然后进行胎模锻摔圆工步，达到
Figure BDA0002712506520000033
圆棒料，如图1-图4所示，这种工艺得到的圆棒料晶粒粗大(平均晶粒尺寸为100μm)，不能满足钛合金超塑性成形晶粒度要求。
实施例1：
TC11钛合金方料46×46×250锻造拔长成
Figure BDA0002712506520000034
圆棒料，细化晶粒，形成微晶组织超塑性的制坯锻造工艺(拔长方向沿原轴向)如下表：
Figure BDA0002712506520000031
Figure BDA0002712506520000041
在对比文件1的锻造工艺中拔长至方料14×14×随料前增加三次反复镦拔工步，如图5-图8所示，金相组织显示晶粒明显细小(平均晶粒尺寸为6μm)，形成微晶组织超塑性，可以实现超塑性成形；如图9所示，经过自由锻细化处理的TC11钛合金,在900℃时恒应变速率试验的最大延伸率为1260％，采用最大m值变形方式可以获得异常高的超塑性,最大延伸率达到2300％，达到超塑性要求。

Claims (3)

1.一种TC11钛合金细晶锻造工艺，其特征在于：在现行的锻造工艺基础上增加三步反复镦拔工步，可以达到明显的细化晶粒的作用，形成微晶组织超塑性，使TC11钛合金能够实现超塑性模锻成形。
2.根据权利要求1所述的TC11钛合金细晶锻造工艺，其特征在于：TC11钛合金锻造温度为始锻温度978℃，终锻温度850℃，锻压设备为自由锻空气锤，加热设备为电阻炉。
3.根据权利要求2所述的TC11钛合金细晶锻造工艺，其特征在于：对不同规格的TC11钛合金坯料尺寸同样适用。
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董洪波等: "变形工艺对TC11钛合金超塑性的影响", 《材料热处理学报》 *

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