[发明专利]一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钛合金材料制备技术领域，具体涉及一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法。

背景技术

TCl7钛合金是一种新型航空发动机用材料,其名义成分为Ti-5AL-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr。TCl7钛合金具有强度高、断裂韧性好、淬透性高等优点，且能够满足损伤容限设计的需要和高可靠性的要求，被广泛用来制造航空部件，随着航空、航天工业技术的发展,对TCl7合金钛合金型材的需求日益增加，由于该合金相变点较低(T_β为880℃～890℃)，常规的制备方法：相变点以上温度范围内加热锻造开坯后，在相变点以下30℃～50℃温度范围内轧制成品的方法存在变形抗力大，坯料易开裂、组织不均匀，探伤杂波不易达标，轧制后型材易扭曲而不易矫直等诸多问题，对于TCl7钛合金扁方形型材的批量生产不适用；另外，由于TC17钛合金是典型的富β型两相钛合金，TC17钛合金中β稳定元素Mo、Cr含量较高，Cr是共析型β稳定元素，容易在铸锭的头部区域形成偏析，造成某些区域Cr元素富集，比正常区域的Cr元素含量偏高，使这些区域的相变点降低，当TC17钛合金长方形型材在热加工过程中，可能因变形热效应使该区的实际温度超过相变点温度而出现β斑点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法。该方法技术方案完整，工艺可控性强，产品的批次稳定性高，成材率高；该方法采取锻造方式而非常规轧制方式制备TC17钛合金扁方形型材，不需进行特制模具和孔型的加工，灵活性强，加工全过程在额定压力为1700吨～2500吨的中小型锻造压力机上就可以全部实现。采用该方法制备的TC17钛合金扁方形型材组织形貌均匀，综合性能优异，适于大规模工业化生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、切除TC17钛合金铸锭的冒口和锭底，并去除TC17钛合金铸锭的表面缺陷；所述TC17钛合金铸锭的截面为直径为640mm～720mm的圆形；

步骤二、采用锻造压力机将步骤一中去除表面缺陷后的TC17钛合金铸锭进行开坯锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到初级锻坯；所述开坯锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次开坯锻造的始锻温度均为β相变点以上120℃～170℃，所述初级锻坯的截面为边长为220mm～250mm的正方形；

步骤三、采用锻造压力机将步骤二中所述初级锻坯进行第一中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第一中间锻坯；所述第一中间锻造采用轴向反复镦粗和拔长的锻造方式，共分3～5火次完成，每火次第一中间锻造的始锻温度均为β相变点以上10℃～30℃，所述第一中间锻坯的截面为边长为220mm～250mm的正方形；

步骤四、采用锻造压力机将步骤三中所述第一中间锻坯在始锻温度为β相变点以下10℃～30℃的条件下进行一火次的第二中间锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到第二中间锻坯；所述第二中间锻造采用轴向拔长的锻造方式，所述第二中间锻造的截面为直径为210mm～240mm的圆形；

步骤五、将步骤四中所述第二中间锻坯锯切下料，然后采用锻造压力机将锯切下料后的第二中间锻坯进行成形锻造，空冷后进行表面修磨处理，得到半成品扁方形型材；所述成形锻造采用轴向拔长的锻造方式，共分两火次完成，每火次成形锻造的始锻温度均为β相变点以下10℃～30℃；所述半成品扁方形型材的长度为850mm～1600mm，宽度为132mm，厚度为65mm～100mm；

步骤六、将步骤五中所述半成品扁方形型材进行退火与矫直相结合的热处理，得到TC17钛合金扁方形型材；所述TC17钛合金扁方形型材的长度为850mm～1600mm，宽度为132mm，厚度为65mm～100mm。

上述的一种TC17钛合金扁方形型材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述TC17钛合金铸锭由TC17钛合金自耗电极经3次真空自耗电弧熔炼得到，所述TC17钛合金铸锭中铝的质量百分含量为4.5%～5.5%，锡的质量百分含量为1.5%～2.5%，锆的质量百分含量为1.5%～2.5%，钼的质量百分含量为3.5%～4.5%，铬的质量百分含量为3.8%～4.2%，氧的质量百分含量为0.08%～0.12%，铁的质量百分含量为0.15%～0.20%，余量为钛和不可避免的杂质。