專利名稱：一種ta19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鈦合金棒材制備技術領域，具體涉及一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法。
背景技術：
TA19鈦合金是一種Ti-6Al-2Sn-4Zr_2Mo系近α鈦合金，含有α穩(wěn)定元素Al，中性元素Sn和Zr，同晶型β穩(wěn)定元素Mo，共析型β穩(wěn)定元素Si。ΤΑ19鈦合金主要用于制造航空發(fā)動機的壓氣機機匣和飛機蒙皮等零件，最高長期工作溫度為500°C。截止目前，通過常規(guī)鍛造加工生產(chǎn)TA19鈦合金大規(guī)格棒材困難很大，存在的主要問題就是在鍛造過程中TA19鈦合金易出現(xiàn)嚴重的開裂，鍛透性差，組織不均勻，從而導致打磨量大，生產(chǎn)周期長，性能不穩(wěn)定，成材率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種制備工藝簡單，易實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法。采用該方法制備的TA19鈦合金大規(guī)格棒材成材率高，表面質量良好,組織均勻,綜合性能優(yōu)良。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、將直徑為640mm 720mm的TA19鈦合金鑄錠扒皮后切去冒口和錠底，然后采用打磨的方法去除表面缺陷；步驟二、采用油壓機將步驟一中去除表面缺陷的TA19鈦合金鑄錠在始鍛溫度為β相轉變溫度以上100°C 150°C的條件下進行一火次的第一鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一鍛坯；所述第一鐓拔鍛造的鍛比為4. 2 5. 4 ;步驟三、采用油壓機將步驟二中所述第一鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以上40°C 90°C的條件下進行2 3火次的第二鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二鍛坯；每火次第二鐓拔鍛造的鍛比均為4. 2 4. 8 ;步驟四、采用油壓機將步驟三中所述第二鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以上10°C 30°C的條件下進行2 3火次的第三鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三鍛坯；每火次第三鐓拔鍛造的鍛比均為2. 8 3. 6 ;步驟五、采用油壓機將步驟四中所述第三鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以下10°C 30°C的條件下進行一火次的拔長鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第四鍛坯；所述拔長鍛造的累計變形量為50% 70% ；步驟六、采用油壓機將步驟五中所述第四鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以·下20°C 40°C的條件下進行一火次的成形鍛造，空冷至20°C室溫后得到直徑為200mm 300mm,長度為2000mm 3000mm的TA19鈦合金大規(guī)格棒材；所述成形鍛造的累計變形量為20% 40%。
上述的一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，步驟一中所述TA19鈦合金鑄錠由TA19鈦合金自耗電極經(jīng)三次真空自耗電弧熔煉后得到。上述的一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，步驟二中所述第一鐓拔鍛造的終鍛溫度不低于850°C。上述的一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，步驟三中每火次第二鐓拔鍛造的終鍛溫度與步驟四中每火次第三鐓拔鍛造的終鍛溫度均不低于800°C。上述的一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，步驟五中所述拔長鍛造的終鍛溫度不低于800°C。上述的一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，步驟六中所述成形鍛造的終鍛溫度不低于800°C。
上述的一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，步驟二至六中所述油壓機的額定壓力均為2500T 4500T。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點I、本發(fā)明制備工藝簡單，易實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，綜合性能優(yōu)良。2、本發(fā)明采用額定壓力為2500噸 4500噸的大噸位油壓機進行鍛造加工，并在始鍛溫度為β相轉變溫度以上的條件下進行多火次的鐓拔鍛造，使ΤΑ19鈦合金的晶粒得到充分破碎，所制備ΤΑ19鈦合金大規(guī)格棒材的表面質量良好，組織均勻，無粗晶等異常組織存在。3、采用本發(fā)明制備的ΤΑ19鈦合金大規(guī)格棒材的低倍組織依據(jù)國家軍用標準“GJB2220-1994”圖I評級為Β2 Β3級，滿足企業(yè)標準技術要求中B I Β8級的評級規(guī)定。4、采用本發(fā)明制備的ΤΑ19鈦合金大規(guī)格棒材的高倍組織依據(jù)國家軍用標準“GJB2220-1994”圖3評級為Β4 Β6級，滿足企業(yè)標準技術要求中BI BlO級的評級規(guī)定。5、采用本發(fā)明制備的ΤΑ19鈦合金大規(guī)格棒材的超聲波探傷符合國家標準“GB5193-85”中A級標準要求。6、采用本發(fā)明制備的ΤΑ19鈦合金大規(guī)格棒材的成材率比傳統(tǒng)工藝提高了 5% 10%。7、采用本發(fā)明制備的ΤΑ19鈦合金大規(guī)格棒材在室溫(20°C )條件下的拉伸強度彡lOOOMPa，屈服強度彡900MPa，延伸率彡15%，斷面收縮率彡35% ;在高溫(480°C )條件下的拉伸強度彡700MPa，延伸率彡15% ;高溫蠕變(在溫度為510°C，壓力為240MPa的條件下持續(xù)35h)后的殘余變形量ε <0.06%。說明采用本發(fā)明制備的ΤΑ19鈦合金大規(guī)格棒材成材率高，穩(wěn)定性好，且綜合性能優(yōu)良。下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。


圖I為本發(fā)明實施例I制備的ΤΑ19鈦合金大規(guī)格棒材的高倍組織SEM照片。圖2為本發(fā)明實施例2制備的ΤΑ19鈦合金大規(guī)格棒材的高倍組織SEM照片。
具體實施方式
實施例I本實施例的TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法包括以下步驟步驟一、將TA19鈦合金自耗電極置于真空自耗電弧爐中進行三次真空自耗電弧熔煉，得到直徑為720mm的TA19鈦合金鑄錠，再將TA19鈦合金鑄錠扒皮至直徑為690mm，然后切去冒口和錠底，并采用打磨的方法去除表面缺陷；步驟二、采用額定壓力為2500T的油壓機將步驟一中去除表面缺陷的TA19鈦合金鑄錠在始鍛溫度為β相轉變溫度以上120°C的條件下進行一火次的第一鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一鍛坯；所述第一鐓拔鍛造的鍛比為4. 8，第一鐓拔鍛造的終鍛溫度為870°C ；步驟三、采用額定壓力為2500T的油壓機將步驟二中所述第一鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以上80°C的條件下進行兩火次的第二鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二鍛坯；第二鐓拔鍛造過程中第一火次鐓拔鍛造的鍛比為4. 8，終鍛溫度為842°C，第二火次鐓拔鍛造的鍛比為4. 5，終鍛溫度為835°C ； 步驟四、采用額定壓力為2500T的油壓機將步驟三中所述第二鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以上10°c的條件下進行兩火次的第三鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三鍛坯；第三鐓拔鍛造過程中第一火次鐓拔鍛造的鍛比為
3.0，終鍛溫度為825°C，第二火次鐓拔鍛造的鍛比為3. 0，終鍛溫度為820°C ；步驟五、采用額定壓力為2500T的油壓機將步驟四中所述第三鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以下25°C的條件下進行一火次的拔長鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第四鍛坯；所述拔長鍛造的鍛造變形量為65%，終鍛溫度為813°C ；步驟六、采用額定壓力為2500T的油壓機將步驟五中所述第四鍛坯料在始鍛溫度為β相轉變溫度以下35°C進行一火次的成形鍛造，空冷至20°C室溫得到直徑為250mm，長度為2500mm的TA19鈦合金大規(guī)格棒材；所述成形鍛造的鍛造變形量為20%,終鍛溫度為810。。。本實施例的TA19鈦合金大規(guī)格棒材的的低倍組織依據(jù)國家軍用標準GJB2220-1994圖I評級為B2級，滿足企業(yè)標準技術要求中BI B8級的評級規(guī)定；高倍組織(如圖I所示)依據(jù)國家軍用標準GJB 2220-1994圖3評級為B5級，滿足企業(yè)標準技術要求中BI BlO級的評級規(guī)定；超聲波探傷符合國家標準GB 5193-85中A級標準要求；成材率比傳統(tǒng)工藝提高了 5%。本實施例的TA19鈦合金大規(guī)格棒材的力學性能測試結果見表I。表I本發(fā)明實施例I的TA19鈦合金大規(guī)格棒材的力學性能測試結果
試驗溫度Γ 力學性能
編巧-1-1-1-
(V )__:__Rm(MPa) Rp0 2 ( MPa) As(%) Z(%)
企業(yè)標準2895>825>10>25
20-----
實施例 I10409451739
企童標準乏620 >485 >15 >30 480 -----
__實龜例 I__745__565__18__43
由表I可知，本實施例的TA19鈦合金大規(guī)格棒材在室溫(20°C)條件下的拉伸強度Rm彡IOOOMPa,屈服強度Rpa2彡900MPa,延伸率A5彡15%，斷面收縮率Z彡35% ;在高溫(4800C )條件下的拉伸強度Rm彡700MPa，延伸率A5彡15%。將本實施例的TA19鈦合金大規(guī)格棒材在溫度為510°C，壓力為240MPa的條件下持續(xù)35h后，其殘余變形量ε為O. 034% O. 045%，滿足企業(yè)標準技術要求中ε <0.1%的規(guī)定指標。由此說明本實施例的ΤΑ19鈦合金大規(guī)格棒材穩(wěn)定性好，且綜合性能優(yōu)良。實施例2本實施例的ΤΑ19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法包括以下步驟步驟一、將ΤΑ19鈦合金自耗電極置于真空自耗電弧爐中進行三次真空自耗電弧熔煉，得到直徑為640mm的TA19鈦合金鑄錠，再將TA19鈦合金鑄錠扒皮至直徑為620mm，然后切去冒口和錠底，并采用打磨的方法去除表面缺陷； 步驟二、采用額定壓力為2500T的油壓機將步驟一中去除表面缺陷的TA19鈦合金鑄錠在始鍛溫度為β相轉變溫度以上150°C的條件下進行一火次的第一鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一鍛坯；所述第一鐓拔鍛造的鍛比為4. 65，第一鐓拔鍛造的終鍛溫度為890°C ；步驟三、采用額定壓力為2500T的油壓機將步驟二中所述第一鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以上90°C的條件下進行兩火次的第二鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二鍛坯；第二鐓拔鍛造過程中第一火次鐓拔鍛造的鍛比為4. 5，終鍛溫度為845°C，第二火次鐓拔鍛造的鍛比為4. 5，終鍛溫度為838°C ；步驟四、采用額定壓力為2500T的油壓機將步驟三中所述第二鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以上15°C的條件下進行兩火次的第三鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三鍛坯；第三鐓拔鍛造過程中第一火次鐓拔鍛造的鍛比為
3.2，終鍛溫度為828°C，第二火次鐓拔鍛造的鍛比為3. 2，終鍛溫度為816°C ；步驟五、采用額定壓力為2500T的油壓機將步驟四中所述第三鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以下10°c的條件下進行一火次的拔長鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第四鍛坯；所述拔長鍛造的鍛造變形量為60%，終鍛溫度為815°C ；步驟六、采用額定壓力為2500T的油壓機將步驟五中所述第四鍛坯料在始鍛溫度為β相轉變溫度以下20°C進行一火次的成形鍛造，空冷至20°C室溫得到直徑為200mm，長度為3000mm的TA19鈦合金大規(guī)格棒材；所述成形鍛造的鍛造變形量為40%，終鍛溫度為為809。。。本實施例的TA19鈦合金大規(guī)格棒材的的低倍組織依據(jù)國家軍用標準GJB2220-1994圖I評級為B2級，滿足企業(yè)標準技術要求中BI B8級的評級規(guī)定；高倍組織(如圖2所示)依據(jù)國家軍用標準GJB 2220-1994圖3評級為B5級，滿足企業(yè)標準技術要求中BI BlO級的評級規(guī)定；超聲波探傷符合國家標準GB 5193-85中A級標準要求；成材率比傳統(tǒng)工藝提高了 10%。本實施例的TA19鈦合金大規(guī)格棒材的力學性能測試結果見表2。表2本發(fā)明實施例2的TA19鈦合金大規(guī)格棒材的力學性能測試結果
權利要求
1.一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、將直徑為640mm 720mm的TA19鈦合金鑄錠扒皮后切去冒口和錠底，然后采用打磨的方法去除表面缺陷； 步驟二、采用油壓機將步驟一中去除表面缺陷的TA19鈦合金鑄錠在始鍛溫度為β相轉變溫度以上100°C 150°C的條件下進行一火次的第一鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一鍛坯；所述第一鐓拔鍛造的鍛比為4. 2 5. 4 ; 步驟三、采用油壓機將步驟二中所述第一鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以上40°C 90°C的條件下進行2 3火次的第二鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二鍛坯；每火次第二鐓拔鍛造的鍛比均為4. 2 4. 8 ; 步驟四、采用油壓機將步驟三中所述第二鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以上10°C 30°C的條件下進行2 3火次的第三鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三鍛坯；每火次第三鐓拔鍛造的鍛比均為2. 8 3. 6 ; 步驟五、采用油壓機將步驟四中所述第三鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以下10°C 30°C的條件下進行一火次的拔長鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第四鍛坯；所述拔長鍛造的累計變形量為50% 70% ； 步驟六、采用油壓機將步驟五中所述第四鍛坯在始鍛溫度為β相轉變溫度以下20°C 40°C的條件下進行一火次的成形鍛造，空冷至20°C室溫后得到直徑為200mm 300mm,長度為2000mm 3000mm的TA19鈦合金大規(guī)格棒材；所述成形鍛造的累計變形量為20% 40%。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，步驟一中所述TA19鈦合金鑄錠由TA19鈦合金自耗電極經(jīng)三次真空自耗電弧熔煉后得到。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，步驟二中所述第一鐓拔鍛造的終鍛溫度不低于850°C。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，步驟三中每火次第二鐓拔鍛造的終鍛溫度與步驟四中每火次第三鐓拔鍛造的終鍛溫度均不低于 800。。。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，步驟五中所述拔長鍛造的終鍛溫度不低于800°C。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，步驟六中所述成形鍛造的終鍛溫度不低于800°C。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，步驟二至六中所述油壓機的額定壓力均為2500T 4500T。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種TA19鈦合金大規(guī)格棒材的制備方法，包括以下步驟一、將TA19鈦合金鑄錠扒皮并切去冒口和錠底后打磨去除表面缺陷；二、在β相轉變溫度以上100℃～150℃鐓拔鍛造；三、在β相轉變溫度以上40℃～90℃鐓拔鍛造；四、在β相轉變溫度以上10℃～30℃鐓拔鍛造；五、在β相轉變溫度以下10℃～30℃拔長鍛造；六、在β相轉變溫度以下20℃～40℃成形鍛造，得到直徑為200mm～300mm，長度為2000mm～3000mm的TA19鈦合金大規(guī)格棒材。本發(fā)明制備工藝簡單，易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；采用本發(fā)明制備的TA19鈦合金大規(guī)格棒材成材率高，組織均勻，表面質量良好，綜合性能優(yōu)良。
文檔編號C21D8/06GK102925650SQ201210438809
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權日2012年11月6日
發(fā)明者李進元, 李維, 吳華, 侯鵬, 蒲宣, 張智, 王宏權, 郭征, 李楠 申請人:西部鈦業(yè)有限責任公司