一种低温用TA7‑DT钛合金棒材的制备方法与流程

本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种低温用TA7-DT钛合金棒材的制备方法。

背景技术：

TA7(名义含量Ti-5Al-2.5Sn)钛合金，是应用较多的一种α钛合金，不能热处理强化，常在退火态或热轧态下使用，组织稳定，低温和焊接性能优异。TA7-DT间隙元素极低，在-253℃下还能保持较好的塑性，是一种重要的低温结构材料。

TA7-DT钛合金工艺性能差，热加工过程中，物料表面热损失极快，成分、热加工温度和工艺条件对棒材成品组织和性能影响较大，产品一致性难于控制，因此现有的制备方法制备出的TA7-DT钛合金棒材晶粒粗大、综合性能不佳，很难稳定生产出室温和低温性能良好的TA7-DT钛合金棒材。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种低温用TA7-DT钛合金棒材的制备方法，解决了TA7-DT棒材常规轧制生产工艺产生的晶粒粗大、综合性能不佳的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种低温用TA7-DT钛合金棒材的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，选取成分均匀的TA7-DT合金铸锭；

步骤2，棒坯锻造：

将步骤1选取的TA7-DT合金铸锭在相变点以上加热，锻造为组织均匀的精锻坯料；

步骤3，坯料精锻：

将步骤2得到的精锻坯料，在相变点温度加热，充分保温，一火次精锻，加工成轧制坯料；

步骤4，坯料轧制：

对步骤3得到的轧制坯料在相变点以下加热，充分保温，轧制，加工成棒坯；

步骤5，热处理：

将步骤4制得的棒坯进行热处理，空冷至室温，然后矫直磨光，即得到低温用TA7-DT钛合金棒材。

本发明的特点还在于，

步骤1中TA7-DT合金铸锭按照质量百分比由以下元素组成：Al：5.20％～5.70％，Sn：2.50％～2.90％，Fe≤0.08％，C≤0.08％，N≤0.05％，O：0.07％～0.11％，H≤0.05％，余量为Ti，以上元素质量百分比之和为100％。

步骤2具体为：将TA7-DT钛合金铸锭，在相变点以上140℃～170℃加热，充分保温，经3火次镦拔后，在相变点以上0℃～30℃加热，充分保温，5火次直拔、摔圆，加工成组织均匀的Φ85mm～Φ100mm精锻坯料。

步骤3中加热温度允许波动-10℃～+10℃。

步骤3中精锻过程中坯料的变形率为65％～80％。

步骤4中加热温度为相变点以下0℃～30℃。

步骤4中轧制过程中坯料的变形率为85％～95％。

步骤5中热处理具体为：将棒坯在785℃～815℃下保温1h。

本发明的有益效果是，采用本发明低温用TA7-DT钛合金棒材的制备方法，能够生产出组织均匀、室温和低温综合力学性能良好的TA7-DT钛合金棒材。比常规轧制工艺生产的棒材横向组织均匀，满足GJB 495-1988要求，各项性能也达到了低温用TA7-DT棒材的标准要求。

附图说明

图1是本发明制备得到的后TA7-DT钛合金棒材的横向组织高倍图；

图2是本发明制备得到的后TA7-DT钛合金棒材的各项力学性能图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种低温用TA7-DT钛合金棒材的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，熔炼铸锭：

依据表1的目标值，进行合金配比计算，制定合适的熔炼工艺，采用真空自耗电弧炉进行三次真空熔炼，使该钛合金各组元成分充分合金化和均匀化，控制杂质和间隙元素的含量，最终制得成分满足表1目标值的TA7-DT合金铸锭；

表1

步骤2，棒坯锻造：

对成分符合目标值的TA7-DT钛合金铸锭，在相变点以上140℃～170℃加热，充分保温，经3火次镦拔后，在相变点以上0℃～30℃加热，充分保温，5火次直拔、摔圆，加工成组织均匀的Φ85mm～Φ100mm精锻坯料；

步骤3，坯料精锻：

将步骤2得到的精锻坯料，置于步进式电阻炉中，在相变点加热，允许波动(-10℃～+10℃)，充分保温，一火次精锻，经65％～80％变形，加工成轧制坯料；

步骤4，坯料轧制：

对步骤3得到的轧制坯料采用箱式电阻炉，在相变点以下0℃～30℃加热，充分保温，在横列式轧机上轧制，经85％～95％变形，加工成棒坯；

步骤5，热处理：

将步骤4制得的棒坯在785℃～815℃下保温1h进行热处理，空冷至室温，然后矫直磨光，即得到低温用TA7-DT钛合金棒材。

图1是采用本发明方法制备得到的TA7-DT钛合金棒材的横向组织高倍图，从图中可以看出棒材的横向组织均匀。图2是6组采用本发明方法制备得到的TA7-DT钛合金棒材的各项力学性能图，从图中可以看出其各项力学性能都达到了标准要求。

实施例1

步骤1，合理设计成分配比，经三次真空熔炼，得到合格铸锭(成分见表2)，实测相变点1005℃；

表2

步骤2，将铸锭在箱式电阻炉中加热至1145℃，充分保温，3火次镦拔后，在1005℃加热，5火直拔锻至Φ100mm；

步骤3，将经步骤2锻造的锻坯在步进式电阻炉中加热1005℃、充分保温，1火精锻至Φ45mm，累计变形率80％；

步骤4，将经步骤3锻造的坯料在箱式电阻炉加热至1005℃、充分保温，1火轧制为Φ16.5mm的棒坯，累计变形率85％；

步骤5，将棒坯在800℃下热处理，保温1h，空冷到室温，矫直及表面处理，即得到低温用TA7-DT钛合金棒材。

实施例2

步骤1，合理设计成分配比，经三次真空熔炼，得到合格铸锭(成分见表3)，相变点1010℃；

表3

步骤2，将铸锭在箱式电阻炉中加热至1180℃，充分保温，3火次镦拔后，在1030℃加热，5火直拔锻至Φ85mm；

步骤3，将经步骤2锻造的锻坯在步进式电阻炉中加热1020℃、充分保温，1火精锻至Φ45mm，累计变形率72％；

步骤4，将经步骤3锻造的坯料在箱式电阻炉加热980℃、充分保温，1火轧制为Φ11.5mm的棒坯，累计变形率93％；

步骤5，将棒坯在815℃下热处理，保温1h，空冷到室温，矫直及表面处理，即得到低温用TA7-DT钛合金棒材。

实施例3

步骤1，合理设计成分配比，经三次真空熔炼，得到合格铸锭(成分见表4)，相变点1020℃；

表4

步骤2，将铸锭在箱式电阻炉中加热至1180℃，充分保温，3火次镦拔后，在1050℃加热，5火直拔锻至Φ95mm；

步骤3，将经步骤2锻造的锻坯在步进式电阻炉中加热1010℃、充分保温，1火精锻至Φ55mm，累计变形率65％；

步骤4，将经步骤3锻造的坯料在箱式电阻炉加热1000℃、充分保温，1火轧制为Φ13mm的棒坯，累计变形率95％；

步骤5，将棒坯785℃下热处理，保温1h，空冷到室温，矫直及表面处理，即得到低温用TA7-DT钛合金棒材。