[发明专利]一种超塑性成形用650℃高温钛合金薄板的制备方法

说明书

本发明提供了一种超塑性成形用650℃高温钛合金薄板的制备方法，该方法采用热轧加工，获得超塑性性能优异的650℃钛合金薄板。制备步骤为：(1)将650℃钛合金铸锭加热后开坯锻造，获得钛合金轧制用板坯；(2)将获得的板坯涂覆涂层并加热后，在轧机上进行开坯轧制；(3)将板材坯料加热后进行第二次轧制；(4)将板材坯料在为β相变点之上热处理后快速水淬冷却；(5)将板材坯料加热后进行第三次热轧；(6)将板材坯料加热后进行第四次换向热轧；(7)将所得坯料进行组焊，获得包覆叠轧包；(8)将叠轧包加热后热轧，获得半成品板材；(9)对半成品板材进行蠕变矫型，退火，酸、碱洗后，获得0.8～2.0mm厚度的650℃钛合金薄板成品。

技术领域

本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种超塑性成形用650℃高温钛合金薄板的制备方法。

背景技术

高温钛合金以比强度高、耐高温、综合力学性能优异等特点，大量应用于航空发动机和航天飞行器的高温部件。国内外现有成熟应用的高温钛合金最高使用温度为600℃，但关于长时服役温度为650℃的高温钛合金国外报道很少。随着邻近空间飞行器飞行速度和航空发动机使用温度的不断提高，要求合金具有良好的室温拉伸、高温拉伸和蠕变等综合力学性能，同时还应具有良好的超塑性成形性能。

在授权公告号为CN103934301B的发明专利中，提供了一种超塑性成形用TC4钛合金板材的加工方法，解决了1.2mm～4mm厚TC4超塑性板材的横纵向组织等轴化、均匀化问题，但对于获得的TC4超塑性板材的超塑性成形温度和超塑性延伸率未关注。

在授权公告号为CN103785684B的发明专利中，提供了一种超塑性成形用TA15板材的加工方法，解决了0.6mm～2.5mm厚TA15钛合金超塑性成形用板材的晶粒细化和超塑性延伸率等要求，但对细晶板材的高温拉伸性能未关注。

在授权公告号为CN104018027B的发明专利中，提供了一种耐热钛合金及其加工制造方法和应用，提出了该650℃耐热高温钛合金成分设计、冶炼和合金精锻棒材的加工制造方法，但对该合金板材的热加工和制备方法未提及。

由于650℃钛合金具有更高的热强性，因而导致其高温变形能力较TC4和TA15钛合金板材弱，通常需要在较高的超塑性成形温度(不低于950℃)下成形。同时，相同的成形参数下，650℃钛合金板材的超塑性成形能力较TC4和TA15板材差，一般在200％以下，无法达到零件制造对超塑性延伸率大于400％的工艺性能需求。因此，亟待研发一种超塑性成形性能优异的细晶650℃钛合金薄板的制备方法，满足薄壁零件制备的要求。

发明内容

本发明针对650℃高温钛合金超塑性板材制备技术空白，提供一种超塑性成形用650℃高温钛合金薄板的制备方法，其目的是提供一种超塑性成形延伸率不小于400％的650℃高温钛合金板材，该板材具有较高的650℃高温瞬时拉伸强度，以及良好的短时高温持久性能，其高温短时(60min)使用温度可达650℃～750℃。

本发明的技术方案是：

一种超塑性成形用650℃高温钛合金薄板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将钛合金铸锭在温度为1100℃～1200℃的加热炉中保温200min～240min，在锻造机上进行板坯锻造，终锻温度不低于1000℃，得到轧制用板坯。

步骤二，将所得板坯在温度1050℃～1100℃的加热炉中保温100min～150min，在轧机上进行开坯轧制，得到30～40mm厚度的的板坯，步骤二的总变形量为60％～80％；

步骤三，将板坯在温度990℃～1010℃的加热炉中保温60～90min，轧制得到12～15mm厚度的的坯料，步骤三中轧制的总变形量不小于60％；

步骤四，将所得半成品坯料剪切后，在温度为β相变点之上40℃的加热炉中保温60～90min，在水槽中水淬至100℃以下；