专利名称：一种ta19钛合金大规格棒材的制备方法
技术领域：
本发明属于钛合金棒材制备技术领域，具体涉及一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法。
背景技术：
TA19钛合金是一种Ti-6Al-2Sn-4Zr_2Mo系近α钛合金，含有α稳定元素Al，中性元素Sn和Zr，同晶型β稳定元素Mo，共析型β稳定元素Si。ΤΑ19钛合金主要用于制造航空发动机的压气机机匣和飞机蒙皮等零件，最高长期工作温度为500°C。截止目前，通过常规锻造加工生产TA19钛合金大规格棒材困难很大，存在的主要问题就是在锻造过程中TA19钛合金易出现严重的开裂，锻透性差，组织不均匀，从而导致打磨量大，生产周期长，性能不稳定，成材率低。
发明内容
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，提供一种制备工艺简单，易实现工业化大规模生产的TA19钛合金大规格棒材的制备方法。采用该方法制备的TA19钛合金大规格棒材成材率高，表面质量良好,组织均匀,综合性能优良。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、将直径为640mm 720mm的TA19钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，然后采用打磨的方法去除表面缺陷；步骤二、采用油压机将步骤一中去除表面缺陷的TA19钛合金铸锭在始锻温度为β相转变温度以上100°C 150°C的条件下进行一火次的第一镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一锻坯；所述第一镦拔锻造的锻比为4. 2 5. 4 ;步骤三、采用油压机将步骤二中所述第一锻坯在始锻温度为β相转变温度以上40°C 90°C的条件下进行2 3火次的第二镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二锻坯；每火次第二镦拔锻造的锻比均为4. 2 4. 8 ;步骤四、采用油压机将步骤三中所述第二锻坯在始锻温度为β相转变温度以上10°C 30°C的条件下进行2 3火次的第三镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三锻坯；每火次第三镦拔锻造的锻比均为2. 8 3. 6 ;步骤五、采用油压机将步骤四中所述第三锻坯在始锻温度为β相转变温度以下10°C 30°C的条件下进行一火次的拔长锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第四锻坯；所述拔长锻造的累计变形量为50% 70% ；步骤六、采用油压机将步骤五中所述第四锻坯在始锻温度为β相转变温度以·下20°C 40°C的条件下进行一火次的成形锻造，空冷至20°C室温后得到直径为200mm 300mm,长度为2000mm 3000mm的TA19钛合金大规格棒材；所述成形锻造的累计变形量为20% 40%。
上述的一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述TA19钛合金铸锭由TA19钛合金自耗电极经三次真空自耗电弧熔炼后得到。上述的一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述第一镦拔锻造的终锻温度不低于850°C。上述的一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤三中每火次第二镦拔锻造的终锻温度与步骤四中每火次第三镦拔锻造的终锻温度均不低于800°C。上述的一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤五中所述拔长锻造的终锻温度不低于800°C。上述的一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤六中所述成形锻造的终锻温度不低于800°C。
上述的一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤二至六中所述油压机的额定压力均为2500T 4500T。本发明与现有技术相比具有以下优点I、本发明制备工艺简单，易实现工业化大规模生产，产品稳定性好，综合性能优良。2、本发明采用额定压力为2500吨 4500吨的大吨位油压机进行锻造加工，并在始锻温度为β相转变温度以上的条件下进行多火次的镦拔锻造，使ΤΑ19钛合金的晶粒得到充分破碎，所制备ΤΑ19钛合金大规格棒材的表面质量良好，组织均匀，无粗晶等异常组织存在。3、采用本发明制备的ΤΑ19钛合金大规格棒材的低倍组织依据国家军用标准“GJB2220-1994”图I评级为Β2 Β3级，满足企业标准技术要求中B I Β8级的评级规定。4、采用本发明制备的ΤΑ19钛合金大规格棒材的高倍组织依据国家军用标准“GJB2220-1994”图3评级为Β4 Β6级，满足企业标准技术要求中BI BlO级的评级规定。5、采用本发明制备的ΤΑ19钛合金大规格棒材的超声波探伤符合国家标准“GB5193-85”中A级标准要求。6、采用本发明制备的ΤΑ19钛合金大规格棒材的成材率比传统工艺提高了 5% 10%。7、采用本发明制备的ΤΑ19钛合金大规格棒材在室温(20°C )条件下的拉伸强度彡lOOOMPa，屈服强度彡900MPa，延伸率彡15%，断面收缩率彡35% ;在高温(480°C )条件下的拉伸强度彡700MPa，延伸率彡15% ;高温蠕变(在温度为510°C，压力为240MPa的条件下持续35h)后的残余变形量ε <0.06%。说明采用本发明制备的ΤΑ19钛合金大规格棒材成材率高，稳定性好，且综合性能优良。下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图I为本发明实施例I制备的ΤΑ19钛合金大规格棒材的高倍组织SEM照片。图2为本发明实施例2制备的ΤΑ19钛合金大规格棒材的高倍组织SEM照片。
具体实施方式
实施例I本实施例的TA19钛合金大规格棒材的制备方法包括以下步骤步骤一、将TA19钛合金自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行三次真空自耗电弧熔炼，得到直径为720mm的TA19钛合金铸锭，再将TA19钛合金铸锭扒皮至直径为690mm，然后切去冒口和锭底，并采用打磨的方法去除表面缺陷；步骤二、采用额定压力为2500T的油压机将步骤一中去除表面缺陷的TA19钛合金铸锭在始锻温度为β相转变温度以上120°C的条件下进行一火次的第一镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一锻坯；所述第一镦拔锻造的锻比为4. 8，第一镦拔锻造的终锻温度为870°C ；步骤三、采用额定压力为2500T的油压机将步骤二中所述第一锻坯在始锻温度为β相转变温度以上80°C的条件下进行两火次的第二镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二锻坯；第二镦拔锻造过程中第一火次镦拔锻造的锻比为4. 8，终锻温度为842°C，第二火次镦拔锻造的锻比为4. 5，终锻温度为835°C ； 步骤四、采用额定压力为2500T的油压机将步骤三中所述第二锻坯在始锻温度为β相转变温度以上10°c的条件下进行两火次的第三镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三锻坯；第三镦拔锻造过程中第一火次镦拔锻造的锻比为
3.0，终锻温度为825°C，第二火次镦拔锻造的锻比为3. 0，终锻温度为820°C ；步骤五、采用额定压力为2500T的油压机将步骤四中所述第三锻坯在始锻温度为β相转变温度以下25°C的条件下进行一火次的拔长锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第四锻坯；所述拔长锻造的锻造变形量为65%，终锻温度为813°C ；步骤六、采用额定压力为2500T的油压机将步骤五中所述第四锻坯料在始锻温度为β相转变温度以下35°C进行一火次的成形锻造，空冷至20°C室温得到直径为250mm，长度为2500mm的TA19钛合金大规格棒材；所述成形锻造的锻造变形量为20%,终锻温度为810。。。本实施例的TA19钛合金大规格棒材的的低倍组织依据国家军用标准GJB2220-1994图I评级为B2级，满足企业标准技术要求中BI B8级的评级规定；高倍组织(如图I所示)依据国家军用标准GJB 2220-1994图3评级为B5级，满足企业标准技术要求中BI BlO级的评级规定；超声波探伤符合国家标准GB 5193-85中A级标准要求；成材率比传统工艺提高了 5%。本实施例的TA19钛合金大规格棒材的力学性能测试结果见表I。表I本发明实施例I的TA19钛合金大规格棒材的力学性能测试结果
试验温度Γ 力学性能
编巧-1-1-1-
(V )__:__Rm(MPa) Rp0 2 ( MPa) As(%) Z(%)
企业标准2895>825>10>25
20-----
实施例 I10409451739
企童标准乏620 >485 >15 >30 480 -----
__实龜例 I__745__565__18__43
由表I可知，本实施例的TA19钛合金大规格棒材在室温(20°C)条件下的拉伸强度Rm彡IOOOMPa,屈服强度Rpa2彡900MPa,延伸率A5彡15%，断面收缩率Z彡35% ;在高温(4800C )条件下的拉伸强度Rm彡700MPa，延伸率A5彡15%。将本实施例的TA19钛合金大规格棒材在温度为510°C，压力为240MPa的条件下持续35h后，其残余变形量ε为O. 034% O. 045%，满足企业标准技术要求中ε <0.1%的规定指标。由此说明本实施例的ΤΑ19钛合金大规格棒材稳定性好，且综合性能优良。实施例2本实施例的ΤΑ19钛合金大规格棒材的制备方法包括以下步骤步骤一、将ΤΑ19钛合金自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行三次真空自耗电弧熔炼，得到直径为640mm的TA19钛合金铸锭，再将TA19钛合金铸锭扒皮至直径为620mm，然后切去冒口和锭底，并采用打磨的方法去除表面缺陷； 步骤二、采用额定压力为2500T的油压机将步骤一中去除表面缺陷的TA19钛合金铸锭在始锻温度为β相转变温度以上150°C的条件下进行一火次的第一镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一锻坯；所述第一镦拔锻造的锻比为4. 65，第一镦拔锻造的终锻温度为890°C ；步骤三、采用额定压力为2500T的油压机将步骤二中所述第一锻坯在始锻温度为β相转变温度以上90°C的条件下进行两火次的第二镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二锻坯；第二镦拔锻造过程中第一火次镦拔锻造的锻比为4. 5，终锻温度为845°C，第二火次镦拔锻造的锻比为4. 5，终锻温度为838°C ；步骤四、采用额定压力为2500T的油压机将步骤三中所述第二锻坯在始锻温度为β相转变温度以上15°C的条件下进行两火次的第三镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三锻坯；第三镦拔锻造过程中第一火次镦拔锻造的锻比为
3.2，终锻温度为828°C，第二火次镦拔锻造的锻比为3. 2，终锻温度为816°C ；步骤五、采用额定压力为2500T的油压机将步骤四中所述第三锻坯在始锻温度为β相转变温度以下10°c的条件下进行一火次的拔长锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第四锻坯；所述拔长锻造的锻造变形量为60%，终锻温度为815°C ；步骤六、采用额定压力为2500T的油压机将步骤五中所述第四锻坯料在始锻温度为β相转变温度以下20°C进行一火次的成形锻造，空冷至20°C室温得到直径为200mm，长度为3000mm的TA19钛合金大规格棒材；所述成形锻造的锻造变形量为40%，终锻温度为为809。。。本实施例的TA19钛合金大规格棒材的的低倍组织依据国家军用标准GJB2220-1994图I评级为B2级，满足企业标准技术要求中BI B8级的评级规定；高倍组织(如图2所示)依据国家军用标准GJB 2220-1994图3评级为B5级，满足企业标准技术要求中BI BlO级的评级规定；超声波探伤符合国家标准GB 5193-85中A级标准要求；成材率比传统工艺提高了 10%。本实施例的TA19钛合金大规格棒材的力学性能测试结果见表2。表2本发明实施例2的TA19钛合金大规格棒材的力学性能测试结果
权利要求
1.一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 步骤一、将直径为640mm 720mm的TA19钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，然后采用打磨的方法去除表面缺陷； 步骤二、采用油压机将步骤一中去除表面缺陷的TA19钛合金铸锭在始锻温度为β相转变温度以上100°C 150°C的条件下进行一火次的第一镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一锻坯；所述第一镦拔锻造的锻比为4. 2 5. 4 ; 步骤三、采用油压机将步骤二中所述第一锻坯在始锻温度为β相转变温度以上40°C 90°C的条件下进行2 3火次的第二镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二锻坯；每火次第二镦拔锻造的锻比均为4. 2 4. 8 ; 步骤四、采用油压机将步骤三中所述第二锻坯在始锻温度为β相转变温度以上10°C 30°C的条件下进行2 3火次的第三镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三锻坯；每火次第三镦拔锻造的锻比均为2. 8 3. 6 ; 步骤五、采用油压机将步骤四中所述第三锻坯在始锻温度为β相转变温度以下10°C 30°C的条件下进行一火次的拔长锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第四锻坯；所述拔长锻造的累计变形量为50% 70% ； 步骤六、采用油压机将步骤五中所述第四锻坯在始锻温度为β相转变温度以下20°C 40°C的条件下进行一火次的成形锻造，空冷至20°C室温后得到直径为200mm 300mm,长度为2000mm 3000mm的TA19钛合金大规格棒材；所述成形锻造的累计变形量为20% 40%。
2.根据权利要求I所述的一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述TA19钛合金铸锭由TA19钛合金自耗电极经三次真空自耗电弧熔炼后得到。
3.根据权利要求I所述的一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述第一镦拔锻造的终锻温度不低于850°C。
4.根据权利要求I所述的一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤三中每火次第二镦拔锻造的终锻温度与步骤四中每火次第三镦拔锻造的终锻温度均不低于 800。。。
5.根据权利要求I所述的一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤五中所述拔长锻造的终锻温度不低于800°C。
6.根据权利要求I所述的一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤六中所述成形锻造的终锻温度不低于800°C。
7.根据权利要求I所述的一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤二至六中所述油压机的额定压力均为2500T 4500T。
全文摘要
本发明提供了一种TA19钛合金大规格棒材的制备方法，包括以下步骤一、将TA19钛合金铸锭扒皮并切去冒口和锭底后打磨去除表面缺陷；二、在β相转变温度以上100℃～150℃镦拔锻造；三、在β相转变温度以上40℃～90℃镦拔锻造；四、在β相转变温度以上10℃～30℃镦拔锻造；五、在β相转变温度以下10℃～30℃拔长锻造；六、在β相转变温度以下20℃～40℃成形锻造，得到直径为200mm～300mm，长度为2000mm～3000mm的TA19钛合金大规格棒材。本发明制备工艺简单，易实现工业化生产；采用本发明制备的TA19钛合金大规格棒材成材率高，组织均匀，表面质量良好，综合性能优良。
文档编号C21D8/06GK102925650SQ201210438809
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者李进元, 李维, 吴华, 侯鹏, 蒲宣, 张智, 王宏权, 郭征, 李楠 申请人:西部钛业有限责任公司