[发明专利]一种TC10钛合金盘圆丝材的制备方法

说明书

本发明提出一种TC10钛合金盘圆丝材的制备方法，包括：S1、选取TC10合金热加工态氧化表面盘圆丝坯料，采用加热炉加热，多道次固定模热拉拔，然后进行中间退火，获得丝坯；S2、将丝坯用辊模进行冷拉拔，使丝材表面的氧化层破碎，然后用酸液酸洗，酸洗后用带不同粒度砂带的抛光机组进行抛光，获得抛光表面的丝材；S3、将丝材用辊模进行冷拉拔，获得表面光亮的丝材，辊模拉拔时在线进行涡流探伤，获得表面质量合格的丝材；S4、将丝材用真空炉进行热处理；S5、对丝材采用在线涂覆机，涂覆二硫化钼和正丙醇的混合溶液，最终获得紧固件用的TC10合金盘圆丝材，本发明制备的TC10合金丝材，表面质量良好，涂层均匀，室温拉伸性能满足紧固件用材料要求。

技术领域

本发明属于钛合金加工技术领域，具体涉及一种TC10钛合金盘圆丝材的制备方法。

背景技术

随着航空用钛合金材料的发展和越来越迫切的飞机结构减重设计需求，高比强度、抗腐蚀性好、良好加工性能的钛合金紧固件逐渐替代了钢紧固件。TC4合金作为一种紧固件最广泛使用的钛合金材料，其主要特点是综合性能良好，并且棒丝材加工工艺、紧固件制备工艺成熟稳定。但随着飞机用铆钉、螺栓等更高强度紧固件应用需求的提出，TC4合金紧固件不能满足一些结构件的连接需求，因此，TC10合金作为一种在TC4合金的基础上发展的合金进入选材范围。

TC10合金名义成分为Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Fe-0.5Cu，是一种高强度的多元强化α+β型钛合金，该合金具有优异的耐热性能(可在400℃以下长期使用)，较高的强度，较好的抗氧化性，通常应用于火箭发动机、飞机机身等部位。TC10合金紧固件一般在固溶时效状态下使用，其抗拉强度和剪切强度均高于TC4合金，并且对扭转产生的应力集中敏感性低。TC10合金在退火状态下塑性较好，热加工性能优良。相比较TC4合金，其增加的β相稳定元素改善了合金的热处理特性，可通过固溶时效处理进行强化。

国内对紧固件用TC10合金丝材制备工艺，丝材组织、性能、表面质量及尺寸精度控制，丝材表面涂层工艺报道较少。紧固件用TC10合金丝材，除应满足室温拉伸性能和组织要求之外，还应该具备较小的尺寸偏差，良好的表面质量，均匀的表面涂层，固溶时效后较高的剪切强度等。

相比较纯钛、TC16、TB3、Ti45Nb等合金，TC10合金冷加工性能较差。冷加工性能较差的钛合金，一般采用热拉拔配合碱酸洗或者采用扒皮模扒皮去除表面氧化层的工艺，制备光亮表面的盘圆丝材。碱酸洗处理成品丝材会存在表面污染层局部残留的风险；盘圆丝材扒皮会存在扒皮模口损伤导致丝材纵向表面沟槽，环向震动刀纹等表面缺陷，最终导致紧固件镦制过程工艺性能不稳定或紧固件质量不满足要求。因此，需根据TC10合金加工工艺特性，合理的设计丝材冷、热加工工艺、表面处理工艺；根据TC10合金组织、性能对热处理制度敏感的特点，设计热处理工艺；根据铆钉、螺栓的镦制需求，设计丝材表面涂层涂覆工艺。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种TC10钛合金盘圆丝材的制备方法，解决了目前紧固件用TC10合金丝材的组织、性能控制难度大，丝材表面一致性差的问题。

本发明提供的具体解决方案包括如下步骤：

S1、选取TC10合金热加工态氧化表面盘圆丝坯料，氧含量应满足0.10％～0.18％，采用加热炉加热，多道次固定模热拉拔，然后进行中间退火，获得丝坯；

S2、将步骤S1得到的丝坯用辊模进行冷拉拔，使丝材表面的氧化层破碎，然后用酸液酸洗，酸洗后用带不同粒度砂带的抛光机组进行抛光，获得抛光表面的丝材；

S3、将步骤S2得到的丝材用辊模进行冷拉拔，控制步骤S2和步骤S3的累积冷拉拔变形量，获得表面光亮的丝材，辊模拉拔时在线进行涡流探伤，获得表面质量合格的丝材；

S4、将步骤S3得到的丝材用真空炉进行热处理，获得表面光亮，组织性能满足要求的TC10合金盘圆丝材，对真空炉热处理后的丝材试样进行固溶时效处理；