[发明专利]Ti2AlNb基合金环件的细晶强化成形方法

说明书

本发明公开了一种Ti2AlNb基合金环件的细晶强化成形方法，其特征在于：取Ti2AlNb基合金铸锭进行致密化处理，然后再进行开坯锻造，再经过墩粗、冲孔后获得中间环坯，将中间环坯放在辗环机上以较小的轧制速度进行轧制成形，获得组织致密、晶粒细小的Ti2AlNb基合金环件，解决了限于哦技术制备的Ti2AlNb基合金铸态组织粗大而引起的环形锻件晶粒粗大的问题。本发明适用于航空航天领域用Ti2AlNb基合金环件锻造。

技术领域

本发明涉及一种晶粒细化方法，特别是涉及了一种Ti2AlNb基合金环件的细晶强化成形方法。

背景技术

Ti2AlNb基合金作为一种高Nb的新兴轻质耐高温结构材料，具有高比强度、高断裂韧性、较好的抗氧化性、优良的耐热性、无磁性和阻燃性能等优点，能在700～800℃范围内长时间使用，短时间使用温度可高于1100℃，因而成为航空航天领域研究热点。该合金与GH4169等镍基高温合金的断裂韧性随温度升高而逐渐降低相反，Ti2AlNb基合金的断裂韧性随工作温度升高而不断提高，从而降低了关键结构件高温应用的风险，目前该合金主要用来代替或部分代替镍基高温合金(减重近40％)等高密度结构材料以降低各种运载工具用发动机及其自身的重量，提高发动机的推重比和效率，它是高性能发动机压气机机匣、燃烧室机匣、压气机轮盘及叶片等重要部件的主选材料。美国采用高强高韧的Ti2AlNb基合金与铸造TiAl合金叶片组合制成了新颖的双金属离心叶轮，其成本和重量都低于传统设计。

目前，国内外生产的Ti2AlNb基合金，其铸态组织一般为粗大的等轴晶，导致该材料的室温可加工性能较低，严重影响了其实用化进程。虽然国内外研究者通过改进热加工工艺获得双相或三相组织、循环热处理等方法细化其显微组织以达到提高塑性的目的，但合金的原始组织粗大将严重影响这些方法的实施效果，难以达到提高塑性的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种Ti2AlNb基合金环件的细晶强化成形方法，获得组织致密、晶粒细小的Ti2AlNb基合金环件。

为了解决上述问题，本发明所述Ti2AlNb基合金环件的细晶强化成形方法，其步骤如下：

1)取Ti2AlNb基合金铸锭，其化学成分为：Ti为35.5％～57.9％，Al为10％～16％，Nb为30％～38％，V为1％～5％，Mo为1％～5％，Si为0.1％～0.5％；

2)先对Ti2AlNb铸锭表面进行处理，使表面光滑后进行包套，将包套后的Ti2AlNb铸锭放入加热炉中，以8℃/s～12℃/s速度升温至1000℃～1100℃，在温度下保温4h～8h，进行致密化处理，然后将Ti2AlNb铸锭随炉冷却至室温取出；

3)将致密化处理后的Ti2AlNb铸锭放入加热炉中加热至1060℃～1200℃，保温一段时间后取出，在1000℃～1060℃温度下进行开坯锻造，然后回炉退火，退火温度为1060℃～1200℃，退火时间为20min～60min，将退火态锻坯加热至1000℃，在960℃～1000℃温度下进行锻造，锻造方向与开坯锻造方向垂直，锻造完成后，采用机械加工方法取出包套，再经过墩粗、冲孔后，得到中间环坯；

4)将中间环坯放入加热炉中加热至900℃～960℃，保温30min～60min，然后再辗环机上进行轧制成形，获得晶粒细小的Ti2AlNb基环形锻件，轧制过程严格控制轧制速度，主管转速为1.5rad/s，芯辊进给速度为1.0mm/s～1.5mm/s，轧制过程总变形量为45％～60％；

5)将Ti2AlNb基环形锻件放入加热炉加热至800℃～850℃保温20min～60min进行退火处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：