[发明专利]一种电子束冷床炉熔炼TC4合金加工方法及中厚板坯加工方法

说明书

本申请公开了一种电子束冷床炉熔炼TC4合金加工方法，包括如下步骤：利用电子束冷床炉一次熔炼TC4合金锭；对所述TC4合金锭进行第一形变加工以获得TC4合金中间件；其中，所述第一形变加工工艺根据所述TC4合金中间件的热处理状态确定：若所述最终状态为锻态或者退火态，则所述第一变形工艺选为直拔或镦拔，若所述最终状态为固溶+时效态(STA)，则所述第一变形工艺选为镦拔。

技术领域

本申请涉及钛合金领域，尤其涉及一种电子束冷床炉熔炼TC4合金加工方法及中厚板坯加工方法。

背景技术

先进的飞机设计对航空发动机的寿命及可靠性提出了越来越高的要求。成分均匀且无夹杂的高品质钛合金铸锭是制备航空发动机用关键钛合金部件首先要解决的问题。长期的研究及应用结果表明，真空自耗电弧多次熔炼不能彻底去除夹杂并保证成分均匀性，在合金制备过程中容易出现夹杂、偏析等冶金缺陷。因此，打破传统钛合金的熔炼制备方法，制备高品质铸锭是目前航空发动机用钛合金需要解决的首要问题。为保证航空发动机用钛合金铸锭的冶金质量，国外优先选用冷床炉熔炼+真空自耗电弧重熔的工艺。我国虽然在冷床熔炼装备方面引进了多台电子束冷床熔炼炉(EB炉)，但目前主要用于残钛的回收和纯钛的熔炼。在冷床炉熔炼过程中，如何控制不同合金元素的挥发从而保障最终合金成分的精确性一直是制约冷床炉制备复杂钛合金的关键。近年来，由于EB熔炼炉的普及，越来越多的技术人员关注冷床炉制备钛合金，特别是应用最为广泛的TC4合金。国内外相关科研人员应用各种方法研究熔炼过程中Al元素的挥发和精确控制，但目前的研究仅局限于EB炉熔炼TC4合金铸锭成分均匀性的研究，没有任何关于冷床炉制备TC4合金后续加工的报道。实践证明，由于冷床炉熔炼的先进性，其制备的铸锭在后期的加工中必然展示不同的属性，其研究结果将为我们进一步认识冷床炉熔炼的优势以及制定相关冷床炉加工产品的标准提供重要的数据参考。

因此现有技术急需针对于电子束冷床炉熔炼TC4合金的加工方法。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种电子束冷床炉熔炼TC4合金加工方法，包括如下步骤：

利用电子束冷床炉一次熔炼TC4合金锭；

对所述TC4合金锭进行第一形变加工以获得TC4合金中间件；其中，所述第一形变加工工艺根据所述TC4合金中间件的热处理状态确定：若所述最终状态为锻态或者退火态，则所述第一变形工艺选为直拔或镦拔，若所述最终状态为固溶+时效态(STA)，则所述第一变形工艺选为镦拔。

优选地，所述第一变形工艺的变形量低于一与所述TC4合金锭的原始晶界变化相关的预定阈值。

优选地，在获得所述TC4合金中间件后，进一步包括如下步骤：

对所述TC4合金中间件进行第二形变加工以获得TC4终件，其中所述第二形变加工的变形量与所述第一形变加工的变形量之和大于所述预定阈值，当所述最终状态为锻态或者退火态时，所述第一变形工艺为镦拔。

优选地，所述直拔或镦拔的拔长方向与结晶方向一致。

优选地，所述第一变形工艺包括两火次拔长锻造，所述两火次拔长锻造为1100-1200度下进行一次拔长，900-1000度下进行二次拔长，所述两火次拔长锻造总变形率为85％-95％。

优选地，所述第一变形工艺包括四火次锻造，所述四火次锻造包括在1100-1200度下进行三镦三拔，在1000-1100度下进行两镦两拔+回火两镦两拔，900-1000度下进行镦粗+拔长，所述四火次锻造的总变形率为400％-600％；

所述第二变形工艺包括在900-1000度下进行拔长，在850-950度下进行轧制，所述第二变形工艺的总变形率大于500％。

另一方面，针对于应用广泛的TC4合金中厚板，本申请还提出了一种电子束冷床炉熔炼TC4合金生产中厚板坯加工方法，包括如下步骤：