[发明专利]一种Ti2

说明书

本发明公开了一种Ti₂AlNb基合金锻件的制备工艺，具体步骤为：1)铸锭制备：制备Ti₂AlNb基合金铸锭，完成铸锭的去应力退火，表面扒皮和切冒口处理后完成合金铸锭的制备。2)铸锭开坯：将合金铸锭加热后出炉锻造，变形速率在0.04～0.2s^‑1，总锻比不小于3，终锻温度不小于1000℃。3)锻坯制备：将坯料在β相变点以下和β相变点以上反复两次热加工，完成锻坯的制备；4)锻造成形：将锻坯在β相变点以上10～50℃模锻或β相变点以下80～5℃模锻成形，锻后空冷或油冷，得到模锻坯料；5)热处理：将模锻坯料进行固溶和时效双重热处理，得到Ti₂AlNb基合金锻件毛坯。该工艺操作简单、流程短、稳定性高，适用于工业化生产。

技术领域

本发明属于新材料加工领域，具体涉及到一种Ti₂AlNb基合金锻件的制备工艺。

背景技术

Ti₂AlNb合金(O相)是在Ti₃Al(α₂相)基合金的基础上发展起来的新型钛合金。Ti₂AlNb合金通常由B2/β相、O相和α₂相中的两相或三相构成，合金中的相组成和含量会因为热加工工艺、成分和热处理制度的改变而发生显著变化。其中O相较α₂相表现出更好的塑性、强度、蠕变和抗氧化性能，与Ti₃Al基合金相比O相合金的使用温度可从650℃提高到800℃。Ti₂AlNb合金因其比强度高、抗氧化性好、高温蠕变能力强等优异的性能，被认为是在航空航天工程应用领域替代传统钛合金和镍基合金的潜在材料。

传统工艺一般采用棒材作为坯料，经多火次热加工变形和热处理后得到锻件产品。由于钛合金具有较强的组织遗传性，且其性能受显微组织的影响较大，所以棒材的组织均匀性对锻件的性能及其稳定性的影响较大。受棒材组织均匀性波动的影响，传统工艺制备的锻件其冶金质量稳定性一直无法充分保证，影响了合金的使用性能和产品构件的寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ti₂AlNb基合金锻件的制备工艺，该工艺生产周期短，提高了从铸锭到锻件的成材率。相比传统工艺，锻件的组织均匀性和冶金质量稳定性显著提高。本发明操作简单、流程短、稳定性高，适用于工业化生产。

本发明提供一种Ti₂AlNb基合金锻件的制备工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)铸锭制备：原材料采用0～1级海绵钛，合金元素Al、Nb和其他微量元素以中间合金的形式加入，然后依次进行电极压制、电极焊接和2～4次真空自耗熔炼，得到Ф350～720mm的Ti₂AlNb基合金铸锭；然后合金铸锭在700～900℃保温3～15h后空冷，完成铸锭的去应力退火；最后铸锭进行表面扒皮和切冒口处理，完成合金铸锭的制备。

2)铸锭开坯：将合金铸锭加热至1150～1250℃，保温10～60h后出炉进行锻造，变形速率在0.04～0.2s^-1，总锻比不小于3，终锻温度不小于1000℃。

3)锻坯制备：将步骤2)中所得坯料在β相变点以下150～20℃进行2～5火次的变形；然后将坯料加热至β相变点以上10～100℃进行1～3火次变形；再将坯料在β相变点以下150～30℃进行3～5火次的变形，然后将坯料加热至β相变点以上10～60℃进行1～3火次变形，最后将坯料在β相变点以下150～35℃进行3～10火次的变形至目标尺寸，完成锻坯的制备。

4)锻造成形：将锻坯在β相变点以上10～50℃模锻或β相变点以下80～5℃模锻成形，锻后空冷或油冷，得到模锻坯料。

5)热处理：将步骤4)得到的模锻坯料进行固溶和时效双重热处理，得到Ti₂AlNb基合金锻件毛坯。

作为优选的技术方案：