[发明专利]一种1060MPa强度级别TC11锻件的制备方法

说明书

本发明提供了一种1060MPa强度级别TC11锻件的制备方法，该方法方法能够很好的解决目前工程生产中遇到的TC11钛合金锻件有效厚度超过75mm时，其抗拉强度难以达到1060MPa的实际问题。一种1060MPa强度级别TC11锻件的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：（1）锻造，TC11钛合金的锻造加热温度为Tβ‑30~Tβ‑50℃，TC11锻件本体在最后一火变形时应变值应不小于0.25；（2）热处理，TC11锻件在热处理前有效厚度控制在75~180mm，热处理包括一次退火和二次退火，一次退火的退火温度为950℃，1‑2h，二次退火的退火温度为520℃，5‑6h。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，尤其涉及钛合金技术领域，具体涉及一种1060MPa强度级别TC11锻件的制备方法。

背景技术

钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一，在减轻飞机重量、提高飞机推重比、增加飞行距离和减少燃料费用等方面具有十分重要的意义。随着我国航空航天事业的迅速发展，对飞行器结构材料的需求更为突出地集中在轻质、高强和高韧上。在这种需求下TC11钛合金因其高强和高韧的优异匹配，得到广泛的应用，但因钛合金本身导热性差的原因，其淬透性差，限制了有效厚度较大且静强度要求较高的零件的设计和生产，而飞机和发动机零部件综合表现更倾向于追求整体化、大型化，这就存在一定的矛盾之处。对于TC11钛合金锻件而言，在GJB2220A-2018中明确规定当钛合金锻件单重＜80kg时，其抗拉强度指标为大于等于1060MPa，当钛合金锻件单重80~150kg时，其抗拉强度指标为大于等于1030MPa，尽管有了GJB2220A的明确规定，但在工程应用中仍然会遇到以下问题困扰着工程操作人员：

（1）锻件单重不超过80kg，但锻件热处理有效厚度超过75mm时其抗拉强度也难以满足大于等于1060MPa的要求。

（2）锻件单重在80~150kg范围且有效厚度超过75mm时，部分较大零部件客户要求其抗拉强度满足大于等于1060MPa的要求，工程上也难以实现。

公开资料显示，在提高大规格TC11钛合金强度和韧度的方法上均采用了改变原TC11成分，比如添加Nb，提高Al含量等，而对TC11钛合金本身材料的成分控制和对应的工艺控制报道较少。

发明内容

为了克服现有生产技术上存在的上述问题，本发明提供了一种1060MPa强度级别TC11锻件的制备方法，该方法方法能够很好的解决目前工程生产中遇到的TC11钛合金锻件有效厚度超过75mm时，其抗拉强度难以达到1060MPa的实际问题。

其技术方案是这样的，一种1060MPa强度级别TC11锻件的制备方法，其特征在于，

TC11锻件原料按质量百分数计包括以下组分：

Al为5.8~7.0%， Mo为3.0~3.8%， Zr为1.0~2.0%， Si为0.20~0.35%， N为0~0.05%，H为0~0.01%， C为0~0.08%， Fe为0.10~0.25%，O为0~ 0.15%，余量为Ti和不可避免的杂质；

该制备方法包括以下步骤：

（1）锻造，TC11钛合金的锻造加热温度为Tβ-30~Tβ-50℃，TC11锻件本体在最后一火变形时应变值应不小于0.25；

（2）热处理，TC11锻件在热处理前有效厚度控制在75~180mm，所述热处理包括一次退火和二次退火，一次退火的退火温度为950℃，1-2h，二次退火的退火温度为520℃，6-7h。

进一步的，TC11锻件原料按质量百分数计包括以下组分：Al为6.8%， Mo为3.3%，Zr为1.0%， Si为0.20%， N为0.025%，H为0.01%， C为0.04%， Fe为0.10%， O为0.11%，不可避免的杂质为0.01%，余量为Ti。