一種tc18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝，其在電動(dòng)螺旋壓力機(jī)上實(shí)現(xiàn)分火次對(duì)TC18鈦合金大型模鍛件進(jìn)行跨相區(qū)鍛造的工藝方法，其能使模鍛件獲得性能優(yōu)異的均勻網(wǎng)籃編織組織。其工藝步驟為，先下料；然后采用電動(dòng)螺旋壓力機(jī)對(duì)棒料進(jìn)行β相區(qū)鍛造，將棒料加熱至相變點(diǎn)以下溫度（Tβ-30～50）℃到溫保溫，然后將棒料隨爐升溫至（Tβ+20）℃并保溫，再將棒料轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)上進(jìn)行鍛造，鍛造變形量控制在35%~60%；再次采用螺旋壓力機(jī)對(duì)棒料進(jìn)行α+β兩相區(qū)模鍛，將棒料加熱至(α+β)兩相區(qū)溫度（Tβ-30～50）℃并保溫，然后將棒料轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)模腔中進(jìn)行兩相區(qū)模鍛，模鍛變形量控制在30%以內(nèi)，得到鍛件；最后對(duì)鍛件進(jìn)行熱處理。
【專利說明】一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬材料的熱加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及鈦合金材料的鍛造技術(shù)領(lǐng) 域，具體為一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 鈦合金因比強(qiáng)度高、綜合性能優(yōu)異而廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，其中鈦合金的四 種組織狀態(tài)中網(wǎng)籃組織和并列組織能夠滿足現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)高損傷容限理念，特別是均勻編 織的網(wǎng)籃組織能夠獲得更高的K rc值，TC18鈦合金通常采用準(zhǔn)β鍛造的方法來獲得網(wǎng)籃組 織，以獲得綜合性能較優(yōu)的網(wǎng)籃組織。但是，目前TC18鈦合金大型模鍛件在實(shí)際生產(chǎn)過程 中存在以下兩個(gè)問題： (1) 已有對(duì)TC18鈦合金工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)大多是在自由鍛件上進(jìn)行的，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié) 果規(guī)律性不強(qiáng)，對(duì)實(shí)際TC18鈦合金大型模鍛件的生產(chǎn)指導(dǎo)意義不大； (2) TC18鈦合金大型結(jié)構(gòu)模鍛件很難采用準(zhǔn)β鍛造工藝一火次將鍛件打擊到位，一般 需要分火次在β相區(qū)和α+β兩相區(qū)進(jìn)行跨相區(qū)多火次鍛造成形，目前多采用液壓壓力機(jī) 對(duì)TC18鈦合金進(jìn)行準(zhǔn)β鍛造成形，但是其存在準(zhǔn)β鍛造工藝參數(shù)在生產(chǎn)中較難控制，組 織與性能的穩(wěn)定性較差，常見TC18鈦合金準(zhǔn)β鍛造組織不穩(wěn)定舉例見附圖1。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工 藝，其能克服目前TC18鈦合金大型模鍛件在實(shí)際生產(chǎn)過程中通過自由鍛實(shí)驗(yàn)得到的工藝 參數(shù)不適用于模鍛生產(chǎn)的問題，并且能解決準(zhǔn)β鍛造工藝參數(shù)在生產(chǎn)中較難控制而導(dǎo)致 鍛件的組織與性能的穩(wěn)定性差的問題。
[0004] 其技術(shù)方案如下： 一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝，其包括以下工藝步驟，首先，下 料；然后采用電動(dòng)螺旋壓力機(jī)對(duì)棒料進(jìn)行β相區(qū)鍛造；再次采用螺旋壓力機(jī)對(duì)所述棒料進(jìn) 行α+β兩相區(qū)模鍛，得到鍛件；最后對(duì)所述鍛件進(jìn)行熱處理，其特征在于：所述對(duì)棒料進(jìn) 行β相區(qū)鍛造的具體操作為，先將棒料加熱至相變點(diǎn)以下溫度（T fi-30?50)°C到溫保溫， 然后將所述棒料隨爐升溫至（Tfi+20) °C并保溫，再將所述棒料轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)上進(jìn)行鍛 造，鍛造變形量控制在35%~60% ; 所述對(duì)棒料進(jìn)行α+β兩相區(qū)模鍛的具體操作為，將所述棒料加熱至（α+β)兩相區(qū) 溫度（Tfi-30?50) °C并保溫，然后將所述棒料轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)模腔中進(jìn)行兩相區(qū)模鍛， 模鍛變形量控制在30%以內(nèi)。
[0005] 其進(jìn)一步特征在于： 其中所述棒料從電爐轉(zhuǎn)移至所述螺旋壓力機(jī)上的時(shí)間控制在40秒之內(nèi)； 所述β相區(qū)鍛造中將棒料加熱至相變點(diǎn)以下溫度（Tfi-30?50) °C到溫后保溫時(shí)間、 α+β兩相區(qū)模鍛過程中棒料加熱至（α+β)兩相區(qū)溫度（Tfi-30?50) °C后的保溫時(shí)間 均按照(保溫系數(shù)0. 7min/_x棒料最大有效厚度）計(jì)算得到； 所述對(duì)棒料進(jìn)行β相區(qū)鍛造過程中棒料隨爐升溫至（Tfi+20) °C后的保溫時(shí)間根據(jù)棒 料根據(jù)實(shí)際熱透試驗(yàn)結(jié)果確定； 所述熱處理的具體操作為，將所述鍛件加熱至835°C并保溫3小時(shí)，隨爐冷卻至750°C 并保溫2小時(shí)，空冷至室溫，再將所述鍛件加熱至600°C并保溫5小時(shí)后空冷至室溫。
[0006] 本發(fā)明的有益效果在于：其在電動(dòng)螺旋壓力機(jī)上實(shí)現(xiàn)分火次對(duì)TC18鈦合金大型 模鍛件進(jìn)行跨相區(qū)鍛造的工藝方法，通過設(shè)置合理的工藝參數(shù)使模鍛件獲得性能優(yōu)異的均 勻網(wǎng)籃編織組織，滿足現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)理念的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1為目前TC18鈦合金兩相區(qū)鍛造變形量過大的鍛件顯微組織圖片； 圖2為目前TC18鈦合金β相區(qū)鍛造變形量不足或溫度過高的鍛件顯微組織圖片； 圖3為按照本發(fā)明按照本發(fā)明工藝在螺旋壓力機(jī)上鍛造模鍛件顯微組織圖片一； 圖4為按照本發(fā)明按照本發(fā)明工藝在螺旋壓力機(jī)上鍛造模鍛件顯微組織圖片二。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 實(shí)施例一： 一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝，其包括以下工藝步驟： (1) 下料； (2) 采用電動(dòng)螺旋壓力機(jī)對(duì)棒料進(jìn)行β相區(qū)鍛造：先將棒料加熱至（Tfi-30) °C到溫并 保溫，然后將棒料隨爐升溫至（Tfi+20) °C并保溫，再將棒料轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)上進(jìn)行鍛造， 棒料從電爐轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)上的時(shí)間控制轉(zhuǎn)移時(shí)間控制在40秒以內(nèi)，錘擊次數(shù)為1擊， 鍛造變形量控制在45% ; (3) 再采用螺旋壓力機(jī)對(duì)所述棒料進(jìn)行α+β兩相區(qū)模鍛，得到鍛件：將棒料加熱至 (α+β)兩相區(qū)溫度（Tfi-40) °C并保溫，然后將棒料轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)模腔中進(jìn)行兩相區(qū) 模鍛，棒料從電爐轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)上的時(shí)間控制轉(zhuǎn)移時(shí)間控制在40秒以內(nèi)，錘擊次數(shù)為 2擊?3擊，模鍛總變形量控制在30%以內(nèi)； (4) 最后對(duì)鍛件進(jìn)行熱處理：將鍛件加熱至835°C并保溫3小時(shí)，隨爐冷卻至750°C并 保溫2小時(shí)，空冷至室溫，再將所述鍛件加熱至600°C并保溫5小時(shí)后空冷至室溫。
[0009] 實(shí)施例二： 一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝，其包括以下工藝步驟： (1) 下料； (2) 采用電動(dòng)螺旋壓力機(jī)對(duì)棒料進(jìn)行β相區(qū)鍛造：先將棒料加熱至（Tfi-50) °C到溫并 保溫，然后將棒料隨爐升溫至（Tfi+20) °C并保溫，再將棒料轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)上進(jìn)行鍛造， 棒料從電爐轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)上的時(shí)間控制轉(zhuǎn)移時(shí)間控制在40秒以內(nèi)，錘擊次數(shù)為1擊， 鍛造變形量控制在35% ; (3) 再采用螺旋壓力機(jī)對(duì)所述棒料進(jìn)行α+β兩相區(qū)模鍛，得到鍛件：將棒料加熱至 (α+β)兩相區(qū)溫度（Tfi-30) °C并保溫，然后將棒料轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)模腔中進(jìn)行兩相區(qū) 模鍛，棒料從電爐轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)上的時(shí)間控制轉(zhuǎn)移時(shí)間控制在40秒以內(nèi)，錘擊次數(shù)為 2擊?3擊，模鍛總變形量控制在30%以內(nèi)； (4)最后對(duì)鍛件進(jìn)行熱處理：將鍛件加熱至835°C并保溫3小時(shí)，隨爐冷卻至750°C并 保溫2小時(shí)，空冷至室溫，再將所述鍛件加熱至600°C并保溫5小時(shí)后空冷至室溫。
[0010] 實(shí)施例三： 一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝，其包括以下工藝步驟： (1) 下料； (2) 采用電動(dòng)螺旋壓力機(jī)對(duì)棒料進(jìn)行β相區(qū)鍛造：先將棒料加熱至（Tfi-40) °C到溫并 保溫，然后將棒料隨爐升溫至（Tfi+20) °C并保溫，再將棒料轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)上進(jìn)行鍛造， 棒料從電爐轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)上的時(shí)間控制轉(zhuǎn)移時(shí)間控制在40秒以內(nèi)，錘擊次數(shù)為1擊， 鍛造變形量控制在60% ; (3) 再采用螺旋壓力機(jī)對(duì)所述棒料進(jìn)行α+β兩相區(qū)模鍛，得到鍛件：將棒料加熱至 (α+β)兩相區(qū)溫度（Tfi-50) °C并保溫，然后將棒料轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)模腔中進(jìn)行兩相區(qū) 模鍛，棒料從電爐轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)上的時(shí)間控制轉(zhuǎn)移時(shí)間控制在40秒以內(nèi)，錘擊次數(shù)為 2擊?3擊，模鍛總變形量控制在30%以內(nèi)； (4) 最后對(duì)鍛件進(jìn)行熱處理：將鍛件加熱至835°C并保溫3小時(shí)，隨爐冷卻至750°C并 保溫2小時(shí)，空冷至室溫，再將所述鍛件加熱至600°C并保溫5小時(shí)后空冷至室溫。
[0011] 上述三個(gè)實(shí)施例中，β相區(qū)鍛造中將棒料加熱至相變點(diǎn)以下溫度（Τρ-30?50)°C 到溫后保溫時(shí)間、以及α+β兩相區(qū)模鍛過程中棒料加熱至（α+β)兩相區(qū)溫度（Tfi-30? 50) °C后的保溫時(shí)間均按照(保溫系數(shù)0.7min/mmX棒料最大有效厚度）計(jì)算得到； 所述對(duì)棒料進(jìn)行β相區(qū)鍛造過程中棒料隨爐升溫至（Tfi+20) °C后的保溫時(shí)間根據(jù)棒 料根據(jù)實(shí)際熱透試驗(yàn)結(jié)果確定。
[0012] 按照本發(fā)明工藝在螺旋壓力機(jī)上鍛造模鍛件的力學(xué)性能數(shù)據(jù)見下表：

【權(quán)利要求】
1. 一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝，其包括以下工藝步驟，首先， 下料；然后采用電動(dòng)螺旋壓力機(jī)對(duì)棒料進(jìn)行0相區(qū)鍛造；再次采用螺旋壓力機(jī)對(duì)所述棒料 進(jìn)行a + 0兩相區(qū)模鍛，得到鍛件；最后對(duì)所述鍛件進(jìn)行熱處理，其特征在于： 所述對(duì)棒料進(jìn)行0相區(qū)鍛造的具體操作為，先將棒料加熱至相變點(diǎn)以下溫度 (h-30?50) °C到溫保溫，然后將所述棒料隨爐升溫至（h+20) °C并保溫，再將所述棒料 轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)上進(jìn)行鍛造，鍛造變形量控制在35°/『60% ; 所述對(duì)棒料進(jìn)行a+0兩相區(qū)模鍛的具體操作為，將所述棒料加熱至（a+0)兩相區(qū) 溫度（h-30?50) °C并保溫，然后將所述棒料轉(zhuǎn)移至螺旋壓力機(jī)模腔中進(jìn)行兩相區(qū)模鍛， 模鍛變形量控制在30%以內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝，其特征 在于：棒料從電爐轉(zhuǎn)移至所述螺旋壓力機(jī)上的時(shí)間控制在40秒之內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝，其特 征在于：所述0相區(qū)鍛造中將棒料加熱至相變點(diǎn)以下溫度（h-30?50) °C到溫后保溫時(shí) 間、a+0兩相區(qū)模鍛過程中棒料加熱至（a+0)兩相區(qū)溫度（％-30?50) °C后的保溫時(shí) 間均按照(保溫系數(shù)0. 7min/_X棒料最大有效厚度）計(jì)算得到。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝，其特征 在于：所述對(duì)棒料進(jìn)行0相區(qū)鍛造過程中棒料隨爐升溫至（h+20) °C后的保溫時(shí)間根據(jù) 棒料根據(jù)實(shí)際熱透試驗(yàn)結(jié)果確定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TC18鈦合金在螺旋壓力機(jī)上的跨相區(qū)鍛造工藝，其特征 在于：所述熱處理的具體操作為，將所述鍛件加熱至835°C并保溫3小時(shí)，隨爐冷卻至750°C 并保溫2小時(shí)，空冷至室溫，再將所述鍛件加熱至600°C并保溫5小時(shí)后空冷至室溫。
【文檔編號(hào)】C22F1/18GK104480416SQ201410702805
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月29日
【發(fā)明者】黃定輝, 陳瑞鋼, 趙順峰, 李曉婷 申請(qǐng)人:無錫透平葉片有限公司