一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法
【专利摘要】本发明公开了一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法，该方法为：一、将常规镦粗拔长锻造得到的具有四方形截面的钛合金置于操作平台上，使具有四方形截面的钛合金的长度方向与上平砧轴向平行，沿所述四方形截面的对角线方向将具有四方形截面的钛合金进行整体压扁，得到具有六边形截面的钛合金；二、将具有六边形截面的钛合金翻转90°后进行整体压扁，得到具有八边形截面的钛合金；三、对具有八边形截面的钛合金重复二，直至得到截面为四方形，尺寸与具有四方形截面的钛合金尺寸相同的钛合金锻件。本发明通过对材料横截面的不同方向实施大的塑性变形，改善单一方向拔长变形造成的十字不均匀变形情况，从而达到锻件各部位组织均匀的目的。
【专利说明】一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料加工【技术领域】，具体涉及一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法。
【背景技术】
[0002]受钛合金物理性质和熔炼技术的限制，锻造仍是钛合金加工中使用最广泛和有效的方法，该方法不仅可以直接锻压成所要求的工件形状，还可以优化微观组织结构，消除铸态疏松等缺陷，提高材料的力学性能。
[0003]对于锻件来说，变形越均匀，局部变形差越小，组织就越均匀，因此锻件的变形均匀性是衡量锻件质量的一个重要指标。锻件变形均匀性越好，其各部分的变形越趋于均匀，有利于产生均匀的内部组织，提高锻件的性能。拔长工艺是钛合金自由锻最基本的工序，单一方向拔长锻造变形容易造成十字不均匀变形，铸态组织破碎不充分并且具有遗传性，造成成品锻件中组织不均匀性问题难以解决。
[0004]近年来，各国的锻造工作者为了提高锻造组织的均匀性开展了大量探索研究，在平砧拔长研究的基础上，先后提出了一系列新拔长方法，例如FM锻造法、WHF锻造法、KD锻造法、SUF锻造法、TER锻造法、JTS锻造法、FML锻造法和AVD锻造法，这些均是通过改变拔长砧形和工艺条件来实现的。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法。该方法通过将具有四方形截面的钛合金的长度方向与上平砧轴向平行设置，沿四方形截面的对角线方向进行整体压扁成六边形截面，然后翻转90°再沿四方形截面的另一对角线进行整体压扁，如此反复压扁直至重新成为四方形截面，对材料横截面的不同方向实施大的塑性变形，改善单一方向拔长变形造成的十字不均勻变形情况，从而达到锻件各部位组织均匀的目的。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0007]步骤一、将常规镦粗拔长锻造得到的具有四方形截面的钛合金置于操作平台上，使具有四方形截面的钛合金的长度方向与上平砧轴向平行，沿所述四方形截面的对角线方向将具有四方形截面的钛合金进行整体压扁，得到具有六边形截面的钛合金；
[0008]步骤二、将步骤一中所述具有六边形截面的钛合金翻转90°后进行整体压扁，得到具有八边形截面的钛合金；
[0009]步骤三、对步骤二中所述具有八边形截面的钛合金重复步骤二，直至得到截面为四方形，尺寸与步骤一中所述具有四方形截面的钛合金尺寸相同的钛合金锻件。
[0010]上述的一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法，步骤一中所述具有四方形截面的钛合金的长度小于上平砧的长度。[0011]上述的一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法，步骤一中所述整体压扁的压下量为30%?50%。
[0012]上述的一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法，步骤二中所述整体压扁的压下量为30%?50%。
[0013]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0014]1、本发明通过将具有四方形截面的钛合金的长度方向与上平砧轴向平行设置，沿四方形截面的对角线方向进行整体压扁成六边形截面，然后翻转90°再沿四方形截面的另一对角线进行整体压扁，如此反复压扁，直至重新成为四方形截面，对材料横截面的不同方向实施大的塑性变形，改善单一方向拔长变形造成的十字不均匀变形情况，从而达到锻件各部位组织均匀的目的。
[0015]2、本发明的方法是用于改善β钛合金的开坯与中间各火次间镦粗、拔长后锻态组织均匀性的锻造方式。
[0016]3、本发明方法加工工艺简单，易操作，不需要特殊设备。
[0017]4、采用本发明的方法锻造的钛合金锻件组织均匀性良好，同时因过程控制难度低，提升了工艺稳定化程度。
[0018]下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明具有四方形截面的钛合金与上平砧和操作平台的位置关系示意图。
[0020]图2为本发明钛合金拔长锻造的工艺流程示意图。
[0021]图3为实施例1常规钛合金镦粗拔长锻造的锻件热处理后的低倍组织图。
[0022]图4为本发明实施例2锻造的锻件热处理后的低倍组织图。
[0023]图5为实施例1常规钛合金镦粗拔长锻造的锻件热处理后的高倍组织图。
[0024]图6为本发明实施例2锻造的锻件热处理后的高倍组织图。
[0025]附图标记说明:
[0026]I 一具有四方形截面的钛合金； 2—操作平台； 3—上平砧。
【具体实施方式】
[0027]设备:2500Τ锻造压力机，上平砧尺寸:500mm (B) X 1200mm (L)；
[0028]原料:Φ310πιπιΧ 600mm TC18钛合金铸锭，现对本发明应用前后的生产方案对比如下:
[0029]常规拔长锻造方法:
[0030]实施例1
[0031]步骤一、镦粗变形:沿铸锭轴向方向上进行镦粗变形，变形量约30%，镦粗变形后材料尺寸为Φ 380mmX 400mm,侧面出现鼓形；
[0032]步骤二、拔长变形:将步骤一中镦粗变形后的铸锭90°翻倒，沿轴向方向压缩约20%，翻转90°，继续压缩约20%，再翻转90°，压缩约20%，如此反复换向拔长至尺寸为250mmX 250mm X 670mm的具有四方形截面的钛合金。
[0033]本实施例制备的具有四方形截面的钛合金Η/D (高径比)(3，此时可根据实际需要继续进行镦粗变形，也可以继续进行拔长变形直至成品锻件。
[0034]本发明的锻造方法按照实施例2至实施例4进行描述，工艺流程图如图2所示:
[0035]实施例2
[0036]步骤一、如图1所示，将实施例1中得到的具有四方形截面的钛合金I置于操作平台2上，使具有四方形截面的钛合金I的长度方向与上平砧3轴向平行，沿所述四方形截面的对角线方向将具有四方形截面的钛合金I进行整体压扁，得到具有六边形截面的钛合金；所述整体压扁的压下量为30% ；
[0037]步骤二、将步骤一中所述具有六边形截面的钛合金翻转90°后进行整体压扁，得到具有八边形截面的钛合金；所述整体压扁的压下量为30% ；
[0038]步骤三、对步骤二中所述具有八边形截面的钛合金重复步骤二，直至得到截面为四方形，尺寸为250mmX250mmX670mm的钛合金锻件。
[0039]本实施例制备的钛合金锻件H/D (高径比)(3，此时可根据实际需要继续进行镦粗变形，也可以继续进行拔长变形直至成品锻件。
[0040]实施例3
[0041]步骤一、如图1所示，将实施例1中得到的具有四方形截面的钛合金I置于操作平台2上，使具有四方形截面的钛合金I的长度方向与上平砧3轴向平行，沿所述四方形截面的对角线方向将具有四方形截面的钛合金I进行整体压扁，得到具有六边形截面的钛合金；所述整体压扁的压下量为40% ；
[0042]步骤二、将步骤一中所述具有六边形截面的钛合金翻转90°后进行整体压扁，得到具有八边形截面的钛合金；所述整体压扁的压下量为40% ；
[0043]步骤三、对步骤二中所述具有八边形截面的钛合金重复步骤二，直至得到截面为四方形，尺寸为250mmX250mmX670mm的钛合金锻件。
[0044]本实施例制备的钛合金锻件H/D (高径比)(3，此时可根据实际需要继续进行镦粗变形，也可以继续进行拔长变形直至成品锻件。
[0045]实施例4
[0046]步骤一、如图1所示，将实施例1中得到的具有四方形截面的钛合金I置于操作平台2上，使具有四方形截面的钛合金I的长度方向与上平砧3轴向平行，沿所述四方形截面的对角线方向将具有四方形截面的钛合金I进行整体压扁，得到具有六边形截面的钛合金；所述整体压扁的压下量为50% ；
[0047]步骤二、将步骤一中所述具有六边形截面的钛合金翻转90°后进行整体压扁，得到具有八边形截面的钛合金；所述整体压扁的压下量为50% ；
[0048]步骤三、对步骤二中所述具有八边形截面的钛合金重复步骤二，直至得到截面为四方形，尺寸为250mmX250mmX670mm的钛合金锻件。
[0049]本实施例制备的钛合金锻件H/D (高径比)(3，此时可根据实际需要继续进行镦粗变形，也可以继续进行拔长变形直至成品锻件。
[0050]对实施例1中常规锻造得到的锻件和实施例2中锻造的锻件分别进行常规热处理，然后对热处理后的锻件进行低倍组织观察和高倍组织观察，结果见图3至图6，从图中可以明显看出，采用本发明的锻造方式对常规拔长锻造的钛合金进行整体压扁，对材料横截面的不同方向实施大的塑性变形，改善单一方向拔长变形造成的十字不均匀变形情况，锻造的钛合金锻件组织均匀性均良好，同时因过程控制难度低，提升了工艺稳定化程度。
[0051]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、将常规镦粗拔长锻造得到的具有四方形截面的钛合金(I)置于操作平台(2)上，使具有四方形截面的钛合金(I)的长度方向与上平砧(3)轴向平行，沿所述四方形截面的对角线方向将具有四方形截面的钛合金(I)进行整体压扁，得到具有六边形截面的钛合金； 步骤二、将步骤一中所述具有六边形截面的钛合金翻转90°后进行整体压扁，得到具有八边形截面的钛合金； 步骤三、对步骤二中所述具有八边形截面的钛合金重复步骤二，直至得到截面为四方形，尺寸与步骤一中所述具有四方形截面的钛合金(I)尺寸相同的钛合金锻件。
2.根据权利要求1所述的一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法，其特征在于，步骤一中所述具有四方形截面的钛合金(I)的长度小于上平砧(3)的长度。
3.根据权利要求1所述的一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法，其特征在于，步骤一中所述整体压扁的压下量为30%?50%。
4.根据权利要求1所述的一种改善钛合金拔长锻造组织均匀性的方法，其特征在于，步骤二中所述整体压扁的压下量为30%?50%。
【文档编号】B21J5/06GK103521670SQ201310460363
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】周伟, 葛鹏, 赵永庆, 吴欢 申请人:西北有色金属研究院