[发明专利]叶片用高均匀TC11合金棒材的制备方法

说明书

叶片用高均匀TC11合金棒材的制备方法，取经过开坯锻造和两相区锻造的TC11钛合金精锻坯，在相变点以下加热，采用精锻机一火多道次精锻为中间精锻坯；将中间精锻坯在相变点以下加热空烧后，实现中间精锻坯的组织均匀性的改善；再将组织均匀的中间精锻坯在相变点以下加热，采用精锻机一火多道次精锻为成品棒材或将精锻坯料切头、下料制备成轧制坯料；再将精锻成品棒材在相变点以下加热空烧后，实现高均匀叶片用TC11精锻棒材的制备或将轧制坯料在相变点以下加热，采用横列式热轧机一火多道次轧制得到高均匀叶片用TC11轧制棒材。最终获得的叶片用TC11合金精锻和轧制棒材横向高倍边、心部组织均匀一致，性能稳定符合相应材料标准要求，且批次一致性良好，实现了发动机对叶片用TC11合金棒材的高品质要求。

技术领域

本发明属于钛合金加工技术领域，具体涉及一种叶片用高均匀TC11合金棒材的制备方法。

背景技术

TC11合金名义成分：Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si，是一种综合性能良好的α+β型热强钛合金，在500℃下具有良好的热加工工艺性。主要用于制作航空发动机的压气机盘、叶片、鼓筒等零件。叶片用TC11合金棒材常用的加工方法是通过精锻和轧制方式在α+β区热变形和α+β区热处理来获得满足叶片用500℃高温长期工作需求。

精锻的变形是由外表面向内的逐层变形，棒材外表面变形剧烈，心部变形相对较弱，最终各道次叠加后会导致精锻棒材横向组织的不均匀。表现为棒材横向边部初生α相含量少，均为球化较好的等轴组织，心部初生α相含量多，均为短棒状组织。

相比于锻造速度较慢的精锻变形，轧制变形是通过各道次截面形状的改变来实现棒料的延展，属于剧烈快速变形。轧制变形表现为棒材心部变形剧烈，变形热大，表面变形相对较弱，变形热较小，剧烈快速的变形使各道次产生的加工热无法均匀传导，导致最终TC11合金棒材出现横向组织的不均匀。表现为棒材横向边部初生α相含量多，心部初生α相含量少，但边、心部初生α相形态一致，均为球化组织和短棒组织的混合组织。

通过以上两种常用加工方式获得的TC11合金棒材存在的组织不均匀现象严重影响发动机叶片的使用和服役寿命。

发明内容

本发明的目的是解决目前常规精锻和轧制导致的TC11合金组织不均匀问题的叶片用高均匀TC11合金棒材的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤1，棒材一火精锻：

取经过开坯锻造和两相区锻造的TC11钛合金精锻坯，在相变点以下加热，采用精锻机一火多道次精锻为中间精锻坯；

步骤2，中间坯均匀化处理：

将步骤1得到的中间精锻坯在相变点以下加热空烧改善中间精锻坯的组织均匀性；

步骤3，棒材的成品精锻或轧制坯料制备：

对经步骤2制备的均匀中间坯在相变点以下加热，采用精锻机一火多道次精锻为成品棒材；

或将步骤2制备的均匀中间坯，进行车床切头、下料后作为轧制坯料；

步骤4，成品精锻棒材均匀化或热轧制处理：

对步骤3精锻的成品棒材在相变点以下加热空烧后，改善成品棒材的组织均匀性得到叶片用高均匀TC11合金棒材；

或将步骤3制备的轧制坯料，置于箱式热处理电阻炉中，在相变点以下加热，采用400横列式热轧机一火多道次轧制得到叶片用高均匀TC11合金棒材。

所述步骤1的TC11钛合金精锻坯：取经过相变点以上150℃～200℃高温开坯锻造和相变点以下40℃～80℃两相区充分锻造变形得到的典型双态组织，其中初生α为球状，含量大于60％的TC11钛合金精锻坯。