一种tc4钛合金的锻造及热处理方法
【专利摘要】一种TC4钛合金的锻造及热处理方法，涉及钛合金热加工【技术领域】，首先将坯料在TC4钛合金β转变点下30℃～50℃进行锻造并保证变形量达到40%～60%制成初级锻坯；然后，将所述初级锻坯加热到β转变点上10℃～20℃进行锻造并保证变形量达到30%～50%制成中级锻坯；最后将所述中级锻坯进行950℃～980℃固溶加650℃～700℃的高温时效后得到终级锻件；经上述工艺处理后TC4钛合金的强度在不小于1000MPa的同时延伸率达到不小于10%，可满足新型航空发动机对TC4钛合金锻件强度及塑性的要求，为提高TC4钛合金强度及塑性提供了一种新的锻造及热处理方法。
【专利说明】一种TC4钛合金的锻造及热处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钛合金热加工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]TC4钛合金是一种中等强度的α + β型两相钛合金，含有6%的α稳定元素Al和4%的β稳定元素V，该合金具有优异的综合性能，在航空工业中获得了广泛的应用，该合金可于400°C下长时间工作，在航空工业中主要用于制造发动机的风扇和压气机盘以及叶片。
[0003]发动机用TC4钛合金锻件通常是在两相区锻造成型，锻造后的热处理采用退火或固溶加低温时效工艺，则其强度可达895MPa，延伸率可达10% ;另一种单相区锻造成型，即在相变点上30°C~50°C进行锻造的β锻造，锻后的热处理仍采用退火或固溶+低温时效工艺，则其强度可达965MPa，但延伸率大多处于5%~7%的范围。而随着发动机水平的不断提高，对TC4钛合金锻件的强度及塑性均提出更高要求，即在满足强度为965MPa的条件下，延伸率大于7%，为此上述的锻造及锻后的热处理工艺均不能满足要求。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:为了满足新型航空发动机对TC4钛合金锻件强度及塑性的更高要求，即使得TC4钛合金经锻造和锻后的热处理能够使其强度在达到965MPa的条件下保证延伸率大于7%。
[0005]本发明的技术方案是:为了使TC4钛合金经锻造和锻后的热处理达到强度为965MPa的条件下保证延伸率大于7%，同时避免TC4合金两相区锻造和锻后退火或固溶加低温时效热处理工艺所导致的强度水平不能满足要求，克服TC4合金β锻后退火或固溶加低温时效工艺所导致的延 伸率不能满足要求的问题，特提出一种提高TC4钛合金强度及塑性的锻造及热处理方法:即首先是将坯料在TC4钛合金β转变点下30°C~50°C进行锻造并保证变形量达到40%~60%制成初级锻坯；然后，将所述初级锻坯加热到β转变点上10°C~20°C进行锻造并保证变形量达到30%~50%制成中级锻坯；最后将所述中级锻坯进行950°C~980°C固溶加650°C~700°C的高温时效后得到终级锻件，经上述工艺处理后TC4钛合金的强度在不小于1000MPa的同时延伸率达到不小于10%，可满足新型航空发动机对TC4钛合金锻件强度及塑性的要求。
[0006]本发明的有益效果是:本发明首先将坯料在TC4钛合金β转变点下30°C~50°C进行锻造并保证变形量达到40%~60%制成初级锻坯；然后，将所述初级锻坯加热到β转变点上10°C~20°C进行锻造并保证变形量达到30%~50%制成中级锻坯；最后将所述中级锻坯进行950°C~980°C固溶加650°C~700°C的高温时效后得到终级锻件；经上述工艺处理后TC4钛合金的强度在不小于1000MPa的同时延伸率达到不小于10%，可满足新型航空发动机对TC4钛合金锻件强度及塑性的要求。
【具体实施方式】[0007]下面通过具体的实施例对本发明的方法进行详细地说明。
[0008]某发动机用内侧压板零件要求用TC4钛合金锻件制造，锻件重量43.5Kg，TC4钛合金β转变点为1000°c，据此选用直径210mm、长350mm、重53Kg的TC4钛合金棒材。
[0009]若首先将上述TC4钛合金棒材加热至950°C后镦饼制成饼坯，镦饼过程中保证变形量达到60% ;然后将饼坯加热至1020°C后模锻成锻坯，模锻成锻坯过程中保证变形量达到50% ;最后将所述锻坯进行980°C固溶加700°C的高温时效后得到TC4钛合金锻件；经测试上述TC4钛合金锻件的强度为1030MPa，延伸率为13%。[0010]若首先将上述TC4钛合金棒材加热至970°C后镦饼制成饼坯，镦饼过程中保证变形量达到40% ;然后将饼坯加热至1010°C后模锻成锻坯，模锻成锻坯过程中保证变形量达到30% ;最后将所述锻坯进行950°C固溶加650°C的高温时效后得到TC4钛合金锻件；经测试上述TC4钛合金锻件的强度为IOlOMPa,延伸率为11%。
[0011]综上所述，经本发明的TC4钛合金的锻造及热处理方法制备的TC4钛合金锻件，其强度在不小于1000MPa的同时延伸率达到了不小于10%的性能指标，可满足新型航空发动机对TC4钛合金锻件强度及塑性的要求。
【权利要求】
1.一种TC4钛合金的锻造及热处理方法，其特征在于:首先将坯料在TC4钛合金β转变点下30°C~50°C进行锻造并保证变形量达到40%~60%制成初级锻坯；然后，将所述初级锻坯加热到β转变点上10°C~20°C进行锻造并保证变形量达到30%~50%制成中级锻坯；最后将所述中级锻坯进行950°C~980°C固溶加650°C~700°C的高温时效后得到终级锻件。`
【文档编号】C22F1/18GK103882358SQ201310093912
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】冀胜利, 秦卫东, 甄小辉, 李增乐, 王学才 申请人:陕西宏远航空锻造有限责任公司