[发明专利]一种两相Ti-Al-Zr-Mo-V钛合金锻棒的制备方法

说明书

本发明涉及一种两相Ti‑Al‑Zr‑Mo‑V钛合金锻棒的制备方法，包括开坯、细晶化处理以及棒材成品锻造过程，通过高温开坯，能够明显细化Ti‑6Al‑2Zr‑1Mo‑1V钛合金铸锭的晶粒尺寸，并大大提高其工艺塑性，减少合金在后续锻造时产生表面缺陷的倾向；而且通过适量(α+β)两相区变形增加后续重结晶的形核点及形核能量，以便在随后的β相区热处理时获得均匀细小的β晶粒及冷却后更细的片状组织；此外，通过适量的(α+β)两相区变形，使片状α相球化，获得均匀细小的组织。

技术领域

本发明属于有色金属加工领域，具体涉及一种均匀细小(α+β)两相组织的Ti-Al-Zr-Mo-V钛合金锻棒的制备方法。

背景技术

钛合金材料具有低密度、高比强度、良好耐高温抗腐蚀等优点，在航空航天、兵器工业、船舶、化工、医疗、汽车及能源等领域得到了广泛应用。Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金具有中等的室温强度、优良的高温性能和焊接性能，在航空结构件、发动机部件上用量很大，近几年，通过对该合金动态性能的研究，于战斗部壳体材料上的用量也逐年增加。绝热剪切是材料在高应变速率变形时出现的一种塑性局部失稳的现象，在高速变形过程中，很容易出现，如高速切削加工、冲击成形、装甲侵彻、弹道冲击等。对于半穿甲爆破型战斗部壳体材料，应尽量降低其绝热剪切敏感性，以保证战斗部服役的使用性能。有研究表明，细小均匀的(α+β)两相组织有较低的绝热剪切敏感性。现有技术中存在传统的“HLHL”锻造工艺可以将原始铸态组织大大细化，诸如公开号为CN108396270的发明申请公开了一种生产α、近α或α+β钛合金棒材的方法，该方法包括：步骤一、将钛合金铸锭在相变点以上160℃加热保温后进行一火次的墩拔锻造，经滚圆得钛合金中间坯料；步骤二、将钛合金中间坯料修磨处理；三、将钛合金中间坯料在相变点以下500℃预热保温，然后在相变点以下70℃先加热保温，再进行一火次的径锻，经矫直得钛合金棒坯；四、将钛合金棒坯退火后矫直得到α、近α和α+β钛合金棒材。但是现有技术中依旧需要一种成品率较高，生产效率也较高，且最终能够获得更加细小均匀的(α+β)两相组织的制备方法。

发明内容

本发明的一种两相Ti-Al-Zr-Mo-V钛合金锻棒的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1)开坯：将钛合金铸锭进行涂层处理后，开坯出炉进行镦拔变形，总锻比控制在4.0-8.0；并在锻造过程中回炉加热保温；

步骤2)细晶化处理：将步骤1)中所得的坯料在T_β以下20-50℃进行锻造，锻比控制在2.0-3.5，物料的直径或边长不得大于650mm，锻造完成后，直接热炉回炉进行加热，并在保温后冷却，或采用进行小变形量的表面变形，若采用变形的方法，锻比控制在1.05-1.15；

步骤3)棒材成品锻造：将步骤2)中所得的坯料在T_β以下30-60℃进行锻造，锻比控制在3.0-8.0，同样在锻造过程中回炉。

进一步，本发明的制备方法，所述开坯温度为1100-1200℃，保温系数为0.3-0.8min/mm。

进一步，本发明的制备方法，所述步骤1)中所述的锻造过程中回炉加热保温具体的回炉次数为1-2次，加热温度为1000-1100℃，保温时间为30-120min。

进一步，本发明的制备方法，所述步骤2)中热炉回炉进行加热，保温温度为T_β以上10-50℃，保温系数为0.1-0.5min/mm，随后在搅动的水中冷却，转移时间≤120s，水温低于80℃。

进一步，本发明的制备方法，所述步骤3)中的坯料进行锻造的保温时间为0.3-1.0min/mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：