CN113878083A - 一种ta1环锻件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种TA1环锻件及其制备方法，包括以下制备步骤：以2≤高径比≤3的TA1铸锭为胚料并在胚料的两端面开倒角作为原料，所述原料依次经过第一次火改锻、第二次火改锻、环形坯制坯、轧制辗环和退火得到TA1环锻件；其工艺步骤简单，使得最终产品的晶粒度得到了提高，不仅提高了生产效率，更降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金的技术领域，具体涉及一种TA1环锻件及其制备方法。
背景技术
TA1属于纯钛，有良好的抗腐蚀性能，钛具有良好的可塑性，高纯钛的延伸率可达50％-60％，断面收缩率可达70％-80％，但收缩强度低(即收缩时产生的力度)。新能源电池对铜箔的需求量很大，而目前国内先进的铜箔生产采用的是电解法，TA1因其优良的耐腐蚀性能和塑性加工成形性能用作铜箔生产的阴极辊有着天然的优势，而其使用条件对阴极辊用TA1高筒形环锻件的晶粒度和组织均匀性有着很高的要求。传统工艺采用至少6个火次加工制备TA1高筒形环锻件，生产效率较低，,而且生产成本较高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种TA1环锻件及其制备方法，其工艺步骤简单，使得最终产品的晶粒度得到了提高，不仅提高了生产效率，更降低了生产成本。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种TA1环锻件的制备方法，包括以下制备步骤：以2≤高径比≤3 的TA1铸锭为胚料并在胚料的两端面开倒角作为原料，所述原料依次经过第一次火改锻、第二次火改锻、环形坯制坯、轧制辗环和退火得到TA1 环锻件。
本发明提供一种TA1环锻件及其制备方法，其工艺步骤简单，使得最终产品的晶粒度得到了提高，不仅提高了生产效率，更降低了生产成本。
作为优选技术方案，所述第一次火改锻，包括以下步骤：
S1原料通过在750-800℃温度下均温90-150min得到均温后的原料；
S2均温后的原料经过90-150min匀速升温至1000-1050℃后，按照 t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间进行加热得到加热后的产物；
S3加热后的产物采用宽砧强力压下锻造法进行三镦三拔锻造，每次镦拔变形量控制在45-50％，然后空冷，采用匀速镦粗以破碎原始铸态组织以得到第一次火改锻后的产物。
作为优选技术方案，所述第二次火改锻，包括以下步骤：
S1第一次火改锻后的产物通过在700-750℃温度下均温保温 60-120min得到均温后的第一次火改锻后的产物；
S2均温后的第一次火改锻后的产物经90-150min匀速升温至 820-870℃后，按t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间进行加热得到加热后的产物；
S3加热后的产物采用宽砧强力压下锻造法进行三镦三拔锻造，每次变形量控制在40-45％，冲孔后空冷，得到第二次火改锻后的产物。
作为优选技术方案，所述环形坯制坯，包括以下步骤：
S1第二次火改锻后的产物在700-750℃温度下均温保温60-120min 得到均温后的第二次火改锻后的产物；
S2第二次火改锻后的产物经60-120min匀速升温至800-850℃后，按t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间进行加热得到加热产物，加热产物上马架扩孔至制坯尺寸得到环形坯。
作为优选技术方案，所述轧制辗环，包括以下步骤：环形坯通过在740-790℃温度下按t＝0.7min/mm有效截面尺寸保温后，然后通过轧制辗环至工艺设计尺寸，空冷后，得到轧制辗环后的环形坯。
作为优选技术方案，所述退火，包括以下步骤:轧制辗环后的环形坯按照600-650℃温度下保温120-150min，出炉空冷后，得到TA1环锻件。
作为优选技术方案，在轧制辗环前设定的温度为相变点以下的 100-150℃。
作为优选技术方案，所述胚料的两端面开倒角的尺寸为R30-R50。
本发明提供一种TA1环锻件，根据以上任一项TA1环锻件的制备方法制备得到。
本发明提供一种TA1环锻件及其制备方法，具有以上有益效果为：
1)本发明提供一种TA1环锻件及其制备方法，锻造前选用2≤高径比≤3的TA1铸锭，因这种尺寸TA1铸锭截面尺寸小且比表面积大，与真空自耗炉的坩埚壁的接触面积大，TA1铸锭在更大的过冷度下完成结晶，得到的铸态组织原始晶粒较小，而控制TA1铸锭的高径比≤3使其锻造时不易因高径比过高而产生表面折叠；
2)本发明提供一种TA1环锻件及其制备方法，第一次火改锻采用宽砧强力压下锻造法通过第一变形量进行三镦三拔锻造，第二次火改锻采用宽砧强力压下锻造法通过第二变形量进行三镦三拔锻造，第二变形量略小于第一变形量，保证TA1铸锭充分变形的情况下减少锻造产生的裂纹，原料在第一次火改锻过程中先完成冲孔再空冷，在进行三镦三拔锻造后冲孔可以大幅减少坯料截面尺寸，有利于空冷过程中的再结晶以得到细小晶粒的TA1环锻件；
3)本发明提供一种TA1环锻件及其制备方法，在轧制辗环前设定的温度为相变点以下的温度100-150℃，采用较大的轧制变形量将环形坯一次性轧制辗环成工艺设计尺寸，减少了最终产品锻造产生的裂纹。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，对本发明提供一种TA1 环锻件及其制备方法做进一步详细的描述。
一种TA1环锻件的制备方法，包括以下制备步骤：以2≤高径比≤3 的TA1铸锭为胚料并在胚料的两端面开倒角作为原料，所述原料依次经过第一次火改锻、第二次火改锻、环形坯制坯、轧制辗环和退火得到TA1 环锻件。
所述胚料的两端面开倒角的尺寸为R30-R50。
所述第一次火改锻，包括以下步骤：
S1原料通过在750-800℃温度下均温90-150min得到均温后的原料；
S2均温后的原料经过90-150min匀速升温至1000-1050℃后，按照 t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间进行加热得到加热后的产物；
S3加热后的产物采用宽砧强力压下锻造法进行三镦三拔锻造，每次镦拔变形量控制在45-50％，然后空冷，采用匀速镦粗以破碎原始铸态组织以得到第一次火改锻后的产物。
所述第二次火改锻，包括以下步骤：
S1第一次火改锻后的产物通过在700-750℃温度下均温保温 60-120min得到均温后的第一次火改锻后的产物；
S2均温后的第一次火改锻后的产物经90-150min匀速升温至 820-870℃后，按t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间进行加热得到加热后的产物；
S3加热后的产物采用宽砧强力压下锻造法进行三镦三拔锻造，每次变形量控制在40-45％，冲孔后空冷，得到第二次火改锻后的产物。
所述环形坯制坯，包括以下步骤：
第二次火改锻后的产物在700-750℃温度下均温保温60-120min得到均温后的第二次火改锻后的产物；
第二次火改锻后的产物经60-120min匀速升温至800-850℃后，按 t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间进行加热得到加热产物，加热产物上马架扩孔至制坯尺寸得到环形坯。
在轧制辗环前设定的温度为相变点以下的100-150℃。
所述轧制辗环，包括以下步骤：环形坯通过在740-790℃温度下按t＝0.7min/mm有效截面尺寸保温后，然后通过轧制辗环至工艺设计尺寸，空冷后，得到轧制辗环后的环形坯。
所述退火，包括以下步骤:轧制辗环后的环形坯按照600-650℃温度下保温120-150min，出炉空冷后，得到TA1环锻件。
实施例1
一种TA1环锻件的制备方法，包括以下步骤：
S1原料选用：投料重量2520kg，选用规格直径为630mm，高度约 1800mm的TA1铸锭，高径比2.73，并在TA1铸锭两端面倒角R30作为原料；
S2第一次火改锻:原料通过750℃温度下均温150min后经90min匀速升温至1000℃后，按照t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间在炉内进行加热，出炉后采用宽砧强力压下锻造法进行三镦三拔锻造，每次镦拔变形量控制在45％，然后空冷，采用匀速镦粗以破碎原始铸态组织以得到第一次火改锻后的产物；
S3第二次火改锻：第一次火改锻后的产物在700℃温度下均温保温 120min后经90min匀速升温至820℃后按t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间在炉内进行加热，出炉后采用宽砧强力压下锻造法进行三镦三拔锻造，每次变形量控制在40％，冲孔后空冷，得到第二次火改锻后的产物；
S4环形坯制坯：第二次火改锻后的产物通过在700℃温度下均温保温120min后经60min匀速升温至800℃后按t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间进行加热，出炉后上马架扩孔至制坯预设尺寸得到环形坯；
S5轧制辗环：环形坯通过在740℃温度下，按t＝0.7min/mm有效截面尺寸保温后，然后出炉采用较大的轧制变形量将保温后的环形坯一次性轧制辗环成工艺预设计尺寸，空冷后，得到轧制辗环后的环形坯；
S6退火：对轧制辗环后的环形坯使用电加热炉按照600℃保温150min，出炉空冷,得到TA1环锻件1。
实施例1制备得到的TA1环锻件1按照GB/T5193-2007《钛及钛合金加工产品超声波探伤方法》进行超声波检测，实施例1制备得到的TA1 环锻件1能够满足AA级探伤要求；
实施例1制备得到的TA1环锻件1按照GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》检测，实施例1制备得到的TA1环锻件1的晶粒度为 6.5级。
实施例1制备得到的TA1环锻件1按照GB/T231.1-2009《金属材料布氏硬度试验》检测，实施例1制备得到的TA1环锻件1每隔90°所测的布氏硬度值为HBW 115、118、116、119。
实施例1提供一种TA1环锻件及其制备方法，其工艺步骤简单，不仅使得TA1环锻件1的晶粒度得到了提高，且环锻件各位置硬度均匀性好。
实施例2
一种TA1环锻件的制备方法，包括以下步骤：
S1原料选用：投料重量1800kg，选用规格直径为580mm，高度约 1520mm的铸锭，高径比2.62，并在坯料两端面倒角R50作为原料；
S2第一次火改锻:原料通过800℃温度下均温90min后经150min匀速升温至1050℃后，按照t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间在炉内进行加热，出炉后采用宽砧强力压下锻造法进行三镦三拔锻造，每次镦拔变形量控制在50％，然后空冷，采用匀速镦粗以破碎原始铸态组织以得到第一次火改锻后的产物；
S3第二次火改锻：第一次火改锻后的产物在750℃温度下均温保温 60min后经150min匀速升温至870℃后按t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间在炉内进行加热，出炉后采用宽砧强力压下锻造法进行三镦三拔锻造，每次变形量控制在45％，冲孔后空冷，得到第二次火改锻后的产物；
S4环形坯制坯：第二次火改锻后的产物通过在750℃温度下均温保温60min后经120min匀速升温至850℃后按t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间进行加热，出炉后上马架扩孔至制坯预设尺寸得到环形坯；
S5轧制辗环：环形坯通过在790℃温度下，按t＝0.7min/mm有效截面尺寸保温后，然后出炉采用较大的轧制变形量将保温后的环形坯一次性轧制辗环成工艺预设计尺寸，空冷后，得到轧制辗环后的环形坯；
S6退火：对轧制辗环后的环形坯使用电加热炉按照650℃保温 120min，出炉空冷,得到TA1环锻件2。
实施例2制备得到的TA1环锻件2按照GB/T5193-2007《钛及钛合金加工产品超声波探伤方法》进行超声波检测，实施例2制备得到的TA1 环锻件2能够满足AA级探伤要求；
实施例2制备得到的TA1环锻件2按照GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》检测，实施例2制备得到的TA1环锻件2的晶粒度为 7级。
实施例2制备得到的TA1环锻件2按照GB/T231.1-2009《金属材料布氏硬度试验》检测，实施例2制备得到的TA1环锻件2每隔90°所测的布氏硬度值分别为HBW 119、122、119、120。
实施例2提供一种TA1环锻件及其制备方法，其工艺步骤简单，不仅使得TA1环锻件2的晶粒度得到了提高，且环锻件各位置硬度均匀性好。
实施例3
一种TA1环锻件的制备方法，包括以下步骤：
S1原料选用：投料重量1900kg，选用规格直径为560mm，高度约 1620mm的铸锭，高径比2.89，并在坯料两端面倒角R40作为原料；
S2第一次火改锻:原料通过780℃温度下均温120min后经130min 匀速升温至1030℃后，按照t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间在炉内进行加热，出炉后采用宽砧强力压下锻造法进行三镦三拔锻造，每次镦拔变形量控制在48％，然后空冷，采用匀速镦粗以破碎原始铸态组织以得到第一次火改锻后的产物；
S3第二次火改锻：第一次火改锻后的产物在730℃温度下均温保温 90min后经120min匀速升温至850℃后按t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间在炉内进行加热，出炉后采用宽砧强力压下锻造法进行三镦三拔锻造，每次变形量控制在43％，冲孔后空冷，得到第二次火改锻后的产物；
S4环形坯制坯：第二次火改锻后的产物通过在720℃温度下均温保温90min后，经90min匀速升温至820℃后按t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间进行加热，出炉后上马架扩孔至制坯预设尺寸得到环形坯；
S5轧制辗环：环形坯通过在760℃温度下，按t＝0.7min/mm有效截面尺寸保温后，然后出炉采用较大的轧制变形量将保温后的环形坯一次性轧制辗环成工艺预设计尺寸，空冷后，得到轧制辗环后的环形坯；
S6退火：对轧制辗环后的环形坯使用电加热炉，按照630℃保温 130min，出炉空冷,得到TA1环锻件3。
实施例3制备得到的TA1环锻件3按照GB/T5193-2007《钛及钛合金加工产品超声波探伤方法》进行超声波检测，实施例3制备得到的TA1 环锻件3能够满足AA级探伤要求；
实施例3制备得到的TA1环锻件3按照GB/T 6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》检测，实施例3制备得到的TA1环锻件3的晶粒度为 8级。
实施例3制备得到的TA1环锻件3按照GB/T231.1-2009《金属材料布氏硬度试验》检测，实施例3制备得到的TA1环锻件3每隔90°所测的布氏硬度值分别为HBW 120、120、115、118。
实施例3提供一种TA1环锻件及其制备方法，其工艺步骤简单，不仅使得TA1环锻件3的晶粒度得到了提高，且环锻件各位置硬度均匀性好。
本发明提供一种TA1环锻件及其制备方法，具有以上有益效果为：
1)本发明提供一种TA1环锻件及其制备方法，锻造前选用2≤高径比≤3的TA1铸锭，因这种尺寸TA1铸锭截面尺寸小且比表面积大，与真空自耗炉的坩埚壁的接触面积大，TA1铸锭在更大的过冷度下完成结晶，得到的铸态组织原始晶粒较小，而控制TA1铸锭的高径比≤3使其锻造时不易因高径比过高而产生表面折叠；
2)本发明提供一种TA1环锻件及其制备方法，第一次火改锻采用宽砧强力压下锻造法通过第一变形量进行三镦三拔锻造，第二次火改锻采用宽砧强力压下锻造法通过第二变形量进行三镦三拔锻造，第二变形量略小于第一变形量，保证TA1铸锭充分变形的情况下减少锻造产生的裂纹，原料在第一次火改锻过程中先完成冲孔再空冷，在进行三镦三拔锻造后冲孔可以大幅减少坯料截面尺寸，有利于空冷过程中的再结晶以得到细小晶粒的TA1环锻件；
3)本发明提供一种TA1环锻件及其制备方法，在轧制辗环前设定的温度为相变点以下的温度100-150℃，采用较大的轧制变形量将环形坯一次性轧制辗环成工艺设计尺寸，减少了最终产品锻造产生的裂纹。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (9)
1.一种TA1环锻件的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：以2≤高径比≤3的TA1铸锭为胚料并在胚料的两端面开倒角作为原料，所述原料依次经过第一次火改锻、第二次火改锻、环形坯制坯、轧制辗环和退火得到TA1环锻件。
2.根据权利要求1所述的TA1环锻件的制备方法，其特征在于，所述第一次火改锻，包括以下步骤：
S1原料通过在750-800℃温度下均温90-150min得到均温后的原料；
S2均温后的原料经过90-150min匀速升温至1000-1050℃后，按照t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间进行加热得到加热后的产物；
S3加热后的产物采用宽砧强力压下锻造法进行三镦三拔锻造，每次镦拔变形量控制在45-50％，然后空冷，采用匀速镦粗以破碎原始铸态组织以得到第一次火改锻后的产物。
3.根据权利要求1所述的TA1环锻件的制备方法，其特征在于，所述第二次火改锻，包括以下步骤：
S1第一次火改锻后的产物通过在700-750℃温度下均温保温60-120min得到均温后的第一次火改锻后的产物；
S2均温后的第一次火改锻后的产物经90-150min匀速升温至820-870℃后，按t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间进行加热得到加热后的产物；
S3加热后的产物采用宽砧强力压下锻造法进行三镦三拔锻造，每次变形量控制在40-45％，冲孔后空冷，得到第二次火改锻后的产物。
4.根据权利要求1所述的TA1环锻件的制备方法，其特征在于，所述环形坯制坯，包括以下步骤：
S1第二次火改锻后的产物在700-750℃温度下均温保温60-120min得到均温后的第二次火改锻后的产物；
S2第二次火改锻后的产物经60-120min匀速升温至800-850℃后，按t＝0.5min/mm有效截面尺寸的保温时间进行加热得到加热产物，加热产物上马架扩孔至制坯尺寸得到环形坯。
5.根据权利要求1所述的TA1环锻件的制备方法，其特征在于，所述轧制辗环，包括以下步骤：环形坯通过在740-790℃温度下按t＝0.7min/mm有效截面尺寸保温后，然后通过轧制辗环至工艺设计尺寸，空冷后，得到轧制辗环后的环形坯。
6.根据权利要求1所述的TA1环锻件的制备方法，其特征在于，所述退火，包括以下步骤:轧制辗环后的环形坯按照600-650℃温度下保温120-150min，出炉空冷后，得到TA1环锻件。
7.根据权利要求1所述的TA1环锻件的制备方法，其特征在于，在轧制辗环前设定的温度为相变点以下的100-150℃。
8.根据权利要求1所述的TA1环锻件的制备方法，其特征在于，所述胚料的两端面开倒角的尺寸为R30-R50。
9.一种TA1环锻件，其特征在于，根据权利要求1-8中任一项TA1环锻件的制备方法制备得到。
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