本發(fā)明涉及環(huán)件加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種tc4鈦合金薄壁環(huán)件的制造方法。

背景技術(shù)：

環(huán)件是現(xiàn)代生產(chǎn)設(shè)備中存在的一種重要機(jī)械零件，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著主零件的使用壽命。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)不斷發(fā)展，在生產(chǎn)實(shí)際中對設(shè)備與機(jī)械原件的要求不斷提高，提高環(huán)件的綜合性能對生產(chǎn)工作具有重要的意義。采用鈦合金制造的航空航天等領(lǐng)域使用的回轉(zhuǎn)體零部件，如筒形殼體鍛件等。其中tc4鈦合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐蝕性好等優(yōu)良特性，其環(huán)材在航空、航天、艦船、化工等工業(yè)得到廣泛應(yīng)用，tc4鈦合金環(huán)材的生產(chǎn)主要采用自由鍛和在專用軋環(huán)機(jī)軋制的方法進(jìn)行。而對于壁厚小于40mm的薄壁鈦合金環(huán)材，采用自由鍛工藝生產(chǎn)時(shí)火次變形量小、原材料利用率低、尺寸精度低、表面質(zhì)量差、環(huán)材的內(nèi)部組織容易不均勻，性能不穩(wěn)定。而采用軋制工藝生生產(chǎn)時(shí)具有軋制速度快、變形均勻、尺寸精度高、表面質(zhì)量好、易于控制組織和性能等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際應(yīng)用中環(huán)件仍然會(huì)出現(xiàn)一些問題，比如易變形、尺寸穩(wěn)定性差，因此其制造方法仍需要做進(jìn)一步的優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種tc4鈦合金薄壁環(huán)件的制造方法，能夠去除環(huán)件92％以上的殘余應(yīng)力，所制造得到的tc4鈦合金薄壁環(huán)件不易變形、尺寸穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高，綜合性能優(yōu)異。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種tc4鈦合金薄壁環(huán)件的制造方法，包括以下步驟：

(1)加熱t(yī)c4鈦合金預(yù)軋坯至相變點(diǎn)以下30-40℃的變形溫度，保溫時(shí)間按7-9min/10mm計(jì)算；將保溫后的tc4鈦合金預(yù)軋坯經(jīng)鐓粗使其變形55-60％得到實(shí)心圓柱，將實(shí)心圓柱沖孔使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的60-70％后得到tc4鈦合金中間坯；鐓粗和沖孔為一火完成，終煅溫度為850-880℃；

(2)將tc4鈦合金中間坯經(jīng)擴(kuò)孔使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的70-78％，終鍛溫度為830-860℃；趁熱回爐，加熱至相變點(diǎn)以下40-50℃并保溫，時(shí)間按tc4鈦合金中間坯厚度以5-7min/10mm計(jì)算；

(3)將經(jīng)步驟(2)保溫后的tc4鈦合金中間坯進(jìn)行軋制，空冷后得到tc4鈦合金環(huán)件半成品，使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的78-86％；

(4)將所得tc4鈦合金環(huán)件成品在890-920℃條件下保溫1-2h，空冷至600-650℃，再水冷至室溫；再將tc4鈦合金環(huán)件成品加熱至500-550℃，保溫2-4h，隨爐冷至400-420℃，再空冷至室溫，即得tc4鈦合金薄壁環(huán)件。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中保溫時(shí)間按8min/10mm計(jì)算。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的終煅溫度為860-870℃。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中終鍛溫度為835-845℃。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中時(shí)間按tc4鈦合金中間坯厚度以6min/10mm計(jì)算。

優(yōu)選地，所述步驟(3)中軋制的終軋溫度為830-850℃。

優(yōu)選地，所述步驟(4)中將所得tc4鈦合金環(huán)件成品在910℃條件下保溫1.5h，空冷至620℃，再水冷至室溫；再將tc4鈦合金環(huán)件成品加熱至530℃，保溫3.5h，隨爐冷至410℃，再空冷至室溫，即得tc4鈦合金薄壁環(huán)件。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明將加熱溫度孔子在相變點(diǎn)以下30-40℃，保溫時(shí)間按7-9min/10mm計(jì)算，可使tc4鈦合金預(yù)軋坯進(jìn)行鐓粗時(shí)tc4鈦合金內(nèi)的晶粒得到充分破碎，并通過在850-880℃下終煅后，得到組織均勻的tc4鈦合金中間坯。

2、本發(fā)明合理設(shè)置鐓粗變形率、沖孔后孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的比值以及擴(kuò)孔后孔內(nèi)徑尺寸于外徑尺寸的比值、軋制后內(nèi)徑尺寸與外徑尺寸的比值，可使制得的tc4鈦合金薄壁環(huán)件的精度更高，在使用過程中變形量小。

3、將經(jīng)軋制所得tc4鈦合金通過本發(fā)明方法進(jìn)行熱處理后，其晶粒得到更進(jìn)一步的細(xì)化，組織更加均勻。并通過在890-920℃條件下保溫1-2h，空冷至600-650℃，再水冷至室溫，之后再進(jìn)行退火后，可顯著降低tc4鈦合金薄壁環(huán)件中的殘余應(yīng)力，并大大改善了環(huán)件中的應(yīng)力分布。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

一種tc4鈦合金薄壁環(huán)件的制造方法，包括以下步驟：

(1)加熱t(yī)c4鈦合金預(yù)軋坯至相變點(diǎn)以下35℃的變形溫度，保溫時(shí)間按8min/10mm計(jì)算；將保溫后的tc4鈦合金預(yù)軋坯經(jīng)鐓粗使其變形56％得到實(shí)心圓柱，將實(shí)心圓柱沖孔使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的65％后得到tc4鈦合金中間坯；鐓粗和沖孔為一火完成，終煅溫度為860℃；

(2)將tc4鈦合金中間坯經(jīng)擴(kuò)孔使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的75％，終鍛溫度為835℃；趁熱回爐，加熱至相變點(diǎn)以下50℃并保溫，時(shí)間按tc4鈦合金中間坯厚度以6min/10mm計(jì)算；

(3)將經(jīng)步驟(2)保溫后的tc4鈦合金中間坯進(jìn)行軋制，終軋溫度為850℃；空冷后得到tc4鈦合金環(huán)件半成品，使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的84％；

(4)將所得tc4鈦合金環(huán)件成品在910℃條件下保溫1.5h，空冷至620℃，再水冷至室溫；再將tc4鈦合金環(huán)件成品加熱至530℃，保溫3.5h，隨爐冷至410℃，再空冷至室溫，即得tc4鈦合金薄壁環(huán)件。

實(shí)施例2：

一種tc4鈦合金薄壁環(huán)件的制造方法，包括以下步驟：

(1)加熱t(yī)c4鈦合金預(yù)軋坯至相變點(diǎn)以下40℃的變形溫度，保溫時(shí)間按7min/10mm計(jì)算；將保溫后的tc4鈦合金預(yù)軋坯經(jīng)鐓粗使其變形55％得到實(shí)心圓柱，將實(shí)心圓柱沖孔使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的60％后得到tc4鈦合金中間坯；鐓粗和沖孔為一火完成，終煅溫度為870℃；

(2)將tc4鈦合金中間坯經(jīng)擴(kuò)孔使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的70％，終鍛溫度為845℃；趁熱回爐，加熱至相變點(diǎn)以下50℃并保溫，時(shí)間按tc4鈦合金中間坯厚度以6min/10mm計(jì)算；

(3)將經(jīng)步驟(2)保溫后的tc4鈦合金中間坯進(jìn)行軋制，終軋溫度為830℃；空冷后得到tc4鈦合金環(huán)件半成品，使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的80％；

(4)將所得tc4鈦合金環(huán)件成品在920℃條件下保溫1h，空冷至600℃，再水冷至室溫；再將tc4鈦合金環(huán)件成品加熱至550℃，保溫3h，隨爐冷至420℃，再空冷至室溫，即得tc4鈦合金薄壁環(huán)件。

實(shí)施例3：

一種tc4鈦合金薄壁環(huán)件的制造方法，包括以下步驟：

(1)加熱t(yī)c4鈦合金預(yù)軋坯至相變點(diǎn)以下30℃的變形溫度，保溫時(shí)間按9min/10mm計(jì)算；將保溫后的tc4鈦合金預(yù)軋坯經(jīng)鐓粗使其變形58％得到實(shí)心圓柱，將實(shí)心圓柱沖孔使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的70％后得到tc4鈦合金中間坯；鐓粗和沖孔為一火完成，終煅溫度為860℃；

(2)將tc4鈦合金中間坯經(jīng)擴(kuò)孔使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的78％，終鍛溫度為830℃；趁熱回爐，加熱至相變點(diǎn)以下45℃并保溫，時(shí)間按tc4鈦合金中間坯厚度以5min/10mm計(jì)算；

(3)將經(jīng)步驟(2)保溫后的tc4鈦合金中間坯進(jìn)行軋制，終軋溫度為850℃；空冷后得到tc4鈦合金環(huán)件半成品，使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的86％；

(4)將所得tc4鈦合金環(huán)件成品在890℃條件下保溫1.5h，空冷至650℃，再水冷至室溫；再將tc4鈦合金環(huán)件成品加熱至520℃，保溫2h，隨爐冷至400℃，再空冷至室溫，即得tc4鈦合金薄壁環(huán)件。

實(shí)施例4：

一種tc4鈦合金薄壁環(huán)件的制造方法，包括以下步驟：

(1)加熱t(yī)c4鈦合金預(yù)軋坯至相變點(diǎn)以下38℃的變形溫度，保溫時(shí)間按9min/10mm計(jì)算；將保溫后的tc4鈦合金預(yù)軋坯經(jīng)鐓粗使其變形60％得到實(shí)心圓柱，將實(shí)心圓柱沖孔使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的68％后得到tc4鈦合金中間坯；鐓粗和沖孔為一火完成，終煅溫度為850℃；

(2)將tc4鈦合金中間坯經(jīng)擴(kuò)孔使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的66％，終鍛溫度為860℃；趁熱回爐，加熱至相變點(diǎn)以下48℃并保溫，時(shí)間按tc4鈦合金中間坯厚度以7min/10mm計(jì)算；

(3)將經(jīng)步驟(2)保溫后的tc4鈦合金中間坯進(jìn)行軋制，終軋溫度為830℃；空冷后得到tc4鈦合金環(huán)件半成品，使其孔內(nèi)徑尺寸為外徑尺寸的78％；

(4)將所得tc4鈦合金環(huán)件成品在920℃條件下保溫2h，空冷至630℃，再水冷至室溫；再將tc4鈦合金環(huán)件成品加熱至500℃，保溫4h，隨爐冷至405℃，再空冷至室溫，即得tc4鈦合金薄壁環(huán)件。

性能測試：

將本發(fā)明實(shí)施例1-4所制得的tc4鈦合金薄壁環(huán)件進(jìn)行室溫拉伸性能測試，其抗拉強(qiáng)度為930-990mpa，屈服強(qiáng)度880-950mpa，低倍組織檢查時(shí)未見裂紋、夾雜、偏析、氣孔及其他肉眼可見的缺陷，高倍組織檢查時(shí)組織均勻。將所得薄壁環(huán)件放于脹形機(jī)中進(jìn)行冷脹型，形脹量為1.6-1.95％。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。