一种大高径比钛合金铸锭的锻造方法与流程

本发明提供了一种大高径比钛合金铸锭的锻造方法，可用于铸锭高度与直径的比值≥3的大高径比铸锭的直接开坯锻造，属于钛合金锻造技术领域。

背景技术：

钛及钛合金具有重量轻、强度大、耐腐蚀等许多优良特性，是优质的轻型结构材料、新型的功能材料和重要的生物工程材料。钛及钛合金不仅在能源、化工、石油、冶金等领域有广泛的应用，而且在航空、航天、海洋上有着十分重要的应用。

目前国内的大吨位钛合金棒材主要先通过3次var熔炼，采用水冷铜坩埚作为结晶器来得到成分均匀的钛合金铸锭，然后利用压机进行多火次锻造来得到组织均匀的钛合金棒材。采用上述方法存在两个方面的局限性：①某些含有易偏析元素的钛合金铸锭增加铸锭直径以提高吨位时，则易产生偏析等冶金缺陷；②某些含有易偏析元素的钛合金铸锭增加铸锭长度以提高吨位时，铸锭开坯锻造时会产生双鼓、弯曲、折叠等锻造缺陷。

下文中，“□”指代的是方坯内切圆的直径。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的风险，提供一种制造方法简单，易实现工业化生产的大高径比钛合金铸锭的锻造方法。

本发明采用的技术方案是：一种大高径比钛合金铸锭的锻造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）采用真空自耗电弧炉熔炼三次制备高径比≥3的钛合金铸锭；

（2）采用快锻机组及大高径比铸锭开坯模具对步骤（1）所述的铸锭进行开坯锻造成□400~□700mm的方坯；开坯变形量控制在45%~65%之间，变形速率控制在10~15mm/s；

（3）采用快锻机组对步骤（2）完成的方坯在β转变温度以上30~120℃进行2~4火次镦拔锻造，每火次变形量控制在40%~50%之间；

（4）采用快锻机组对步骤（3）完成的方坯在β转变温度以下30~50℃进行2~5火次镦拔锻造，每火次变形量控制在35%~45%之间；

（5）采用快锻机组对步骤（4）完成的方坯在β转变温度以下20~40℃进行1~3火次锻造至成品，每火次变形量控制在20%~35%之间；

上述步骤（2）中，对大高径比铸锭开坯模具进行预热，预热温度≥100℃。

上述步骤（4）中，β转变温度以下30~50℃的多火次锻造，其中1~2火次采用换向镦拔锻造。

上述步骤（4）中，β转变温度以下30~50℃的多火次锻造，每火次结束时，对四方锻坯进行倒角成八方锻坯。

与现有技术相比，本发明具备的有益效果是：

1、采用本发明的制作方法生产的大吨位钛合金棒材成分组织均匀，性能优异，成材率高，能满足航空航天用大规格锻件等工业领域的使用需求；

2、本发明采用先进的快锻机组及大高径比铸锭开坯模具，选用合适的变形速率和变形量，可完成高径比≥3的铸锭直接开坯锻造。此方法不仅可以避免某些含fe、cu、mo等易偏析元素的钛合金在熔炼大直径铸锭时产生冶金缺陷，又可以解决大高径比铸锭在开坯过程中产生的双鼓、弯曲、折叠等问题，从而实现大吨位高性能钛合金棒材的批量生产。

附图说明

图1是本发明实施例1制得棒材的低倍组织图

图2是本发明实施例1制得棒材的高倍组织图

图3是本发明实施例2制得棒材的高倍组织图

图4是本发明实施例3制得棒材的高倍组织图。

具体实施方式

实施例1

（1）采用真空自耗电弧炉熔炼三次制备φ660*2000mm的tc11铸锭；

（2）采用快锻机组及大高径比铸锭开坯模具对步骤（1）所述的tc11铸锭进行开坯锻造成□680mm的方坯；开坯变形量控制在60%，变形速率控制在20mm/s，开坯锻造前对模具进行预热，预热温度≥100℃；

（3）采用快锻机组对步骤（2）完成的方坯在β转变温度以上80℃进行3火次镦拔锻造，每火次变形量控制在45%左右；

（4）采用快锻机组对步骤（3）完成的方坯在β转变温度以下50℃进行4火次镦拔锻造，每火次变形量控制在40%左右，其中第2火采用换向镦拔；

（5）采用快锻机组对步骤（4）完成的方坯在β转变温度以下30℃进行3火次锻造至成品，每火次变形量控制在30%左右。

实施例2

（1）采用真空自耗电弧炉熔炼三次制备φ560*1800mm的tc6铸锭；

（2）采用快锻机组及大高径比铸锭开坯模具对步骤（1）所述的tc6铸锭进行开坯锻造成□580mm的方坯；开坯变形量控制在65%，变形速率控制在18mm/s，开坯锻造前对模具进行预热，预热温度≥100℃；

（3）采用快锻机组对步骤（2）完成的方坯在β转变温度以上60℃进行3火次镦拔锻造，每火次变形量控制在45%左右；

（4）采用快锻机组对步骤（3）完成的方坯在β转变温度以下50℃进行4火次镦拔锻造，每火次变形量控制在40%左右，其中第2火采用换向镦拔；

（5）采用快锻机组对步骤（4）完成的方坯在β转变温度以下30℃进行3火次锻造至成品，每火次变形量控制在30%左右。

实施例2

（1）采用真空自耗电弧炉熔炼三次制备φ420*1500mm的tb6铸锭；

（2）采用快锻机组及大高径比铸锭开坯模具对步骤（1）所述的tb6铸锭进行开坯锻造成□450mm的方坯；开坯变形量控制在60%，变形速率控制在15mm/s，开坯锻造前对模具进行预热，预热温度≥100℃；

（3）采用快锻机组对步骤（2）完成的方坯在β转变温度以上100℃进行4火次镦拔锻造，每火次变形量控制在40%左右；

（4）采用快锻机组对步骤（3）完成的方坯在β转变温度以下50℃进行4火次镦拔锻造，每火次变形量控制在35%左右，其中第2火采用换向镦拔；

（5）采用快锻机组对步骤（4）完成的方坯在β转变温度以下40℃进行2火次锻造至成品，每火次变形量控制在30%左右。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种大高径比钛合金铸锭的锻造方法，采用先进的快锻机组及大高径比铸锭开坯模具，选用合适的变形速率和变形量，可完成高径比≥3的铸锭直接开坯锻造。此方法不仅可以避免某些含Fe、Cu、Mo等易偏析元素的钛合金在熔炼大直径铸锭时产生冶金缺陷，又可以解决大高径比铸锭在开坯过程中产生的双鼓、弯曲、折叠等问题，从而实现大吨位高性能钛合金棒材的批量生产。

技术研发人员：陆威;华培涛;余德坤
受保护的技术使用者：湖南金天钛业科技有限公司
技术研发日：2018.10.24
技术公布日：2019.01.18