一种tc25钛合金环件制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种TC25钛合金环件制造方法，加热TC25钛合金预轧坯到相变点下30～50℃的变形温度，经镦粗使其变形50%～60%得到实心圆柱，将实心圆柱冲孔使其孔内径尺寸为外径尺寸的60%～70%后得到空心圆柱，再经马架扩孔使其孔内径尺寸为外径尺寸的70%～75%，终锻温度≥850℃，趁热回炉，按实际厚度以6min/10mm计算，保温时间减半；接着经终轧使其孔内径尺寸为外径尺寸的85%～90%，终锻温度≥850℃；最后进行双重退火处理，得到TC25钛合金环件。本发明采用合理的变形温度，有利于锻造；采用锻造后风冷，加快冷却，在双重退火时采用风冷的冷却处理工艺，大大提高了锻件的机械性能。
【专利说明】一种TC25钛合金环件制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种TC25钛合金环件制造方法。
【背景技术】
[0002]TC25钛合金是一种综合性能优良的α+β两相型热强钛合金，名义成分为T1-6.5Al-2Zr-2Sn-2Mo-lff-0.2Si，适合在500?550°C下长时工作，可加工成锻件、模锻件、棒材和其它形式的产品。由于这种材料的室温性能、高温强度、蠕变性能、热稳定性、疲劳性能和断裂韧性等匹配较好，各项性能优良，因此主要用于航空发动机上。
[0003]TC25和其他钛合金相比，优点是工作使用温度达500°C?550°C，在500°C以下工作时间达6000h，在550°C以下工作时间达3000h，也是发动机的首选的材料之一。正因为这样此材料锻件对性能的要求就比发动机上其他钛合金性能要求高得多，特别是500°C高拉性能很难达到标准的要求。
[0004]按照传统的生产工艺，TC25锻件采用双重退火的热处理工艺，退火采用空冷。但是根据传统工艺生产出来的TC25锻件其抗拉强度往往偏低，即便能够满足国内现行的规范要求，多数也是走下线。
[0005]如中国专利ZL201010582171.1所述的TC25钛合金薄壁环件的辗轧成形方法，是先把经加热到变形温度的钛合金预轧坯和预热的随动模套套装进轧环机，随动模套被套在预轧坯内，由轧环机的主辊、芯辊、抱辊和上、下锥辊对随动模型和预轧坯进行定位；再启动轧环机，由其芯辊沿径向朝主辊方向作进给运动并与主辊一起以200KN?4000KN的轧制力在随动模套的支撑下辗轧预轧还，使其以5mm/s?10mm/s的速度沿径向展宽,壁厚逐渐减小，其变形量达到25%?45%后被辗轧成薄壁环件。该方案公开了辗轧过程中的辗轧力度、速度和预轧坯的变形量，以及随动模套的最小壁厚设计计算方法，而对于锻造过程中的温度范围、冷却方式及热处理工艺未作说明。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种TC25钛合金环件制造方法，解决了 TC25钛合金锻件抗拉强度偏低、500°C高拉性能难达标准要求的问题。
[0007]一种TC25钛合金环件制造方法，主要包括以下步骤:
[0008](I)预轧坯的下料、加热、镦粗、冲孔:
[0009]加热TC25钛合金预轧坯到相变点下30?50°C的变形温度，6min/10mm，经镦粗使其变形50%?60%得到实心圆柱，将实心圆柱冲孔使其孔内径尺寸为外径尺寸的60%?70%后得到空心圆柱，镦粗和冲孔为一火完成，终煅温度> 850°C ；
[0010](2)马架扩孔:
[0011]将步骤(I)中所述空心圆柱经马架扩孔使其孔内径尺寸为外径尺寸的70%?75%，终锻温度> 850°C，趁热回炉，时间按实际厚度以6min/10mm计算，保温时间减半；
[0012](3)终轧:[0013]将步骤(2)所得锻件经终轧使其孔内径尺寸为外径尺寸的85%~90%，终锻温度≥850 0C ；
[0014](4)双重退火、风冷:
[0015]将步骤(3)中所得锻件经终轧后进行双重退火处理，第一次退火是在955~965°C下保温110~130min，风冷，第二次退火是在545~555°C下保温5.5~6.5h，空冷，得到TC25钛合金环件。
[0016]所述步骤(3)中的终轧完成后立即将锻件放在专制设备上进行风冷。
[0017]所述壁厚在≤30mm左右的锻件，变形温度在相变点下30~50°C ;壁厚在30~51mm的锻件，变形温度在相变点下30~40°C。
[0018]本发明的有益效果:采用合理的变形温度，有利于锻造；采用锻造后风冷，加快冷却，在双重退火时采用风冷的冷却处理工艺，大大提高了锻件的机械性能。壁厚在< 30mm左右的锻件，变形温度在相变点下30~50°C范围之内，风冷就能满足要求；壁厚在30~51mm的锻件，变形温度在相变点下30~40°C范围之内即可；热处理的双重退火合理有效，经检测结果显示各项性能指标均符合要求。双重退火处理是分高、低温两次加热，两次加热后都采取空冷的热处理；第一次加热在分转变点以下30~60°C使合金发生再结晶，亚稳定相完全熔解；第二次加热使亚稳定相分解。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0020]实施本发明所述TC25钛合金环件的辗轧成形方法需要锻造加热炉、压力机、轧环机、机械手等设备。
[0021]TC25 钛合金的化学成分为:A1=6.2% ~7.2%, Mo=L 5% ~2.5%, Zr=0.8% ~2.5%,Sn=0.8% ~2.5%, W=0.5% ~1.5%, Si=0.1 ~0.25，Fe ( 0.15%, C ≤ 0.1%，O ≤ 0.15%,N ≤ 0.04，H ≤ 0.012%, Cu ≤ 0.1%，Cr ≤0.1%，其余为 Ti。
[0022]如图1所示，本发明流程包括将TC25钛合金预轧坯下料、加热、镦粗、冲孔，马架扩孔，终轧，双重退火、风冷。下面以规格为Φ220Χ250的TC25钛合金坯料为例，详细描述本发明的【具体实施方式】。
[0023](1)预轧坯的下料、加热、镦粗、冲孔:
[0024]取规格为Φ220X 250的TC25钛合金预轧坯在锻造加热炉内加热到相变点下40°C的变形温度，6min/10mm，倒圆角R20，在锻压机上镦粗使其变形54%得到实心圆柱，镦粗至H=135mm，冲头尺寸为Φ 150，将实心圆柱冲孔使其孔内径尺寸为外径尺寸的68%后得到空心圆柱，镦粗及冲孔为一火完成，终锻温度≥850°C。
[0025](2)马架扩孔:
[0026]将步骤(1)中所述空心圆柱进行马架扩孔使其孔内径尺寸为外径尺寸的71.8%，孔径为Φ280mm，外径为Φ390mm，H=130mm，终锻温度≥850°C，趁热回炉，时间按实际厚度以6min/10mm计算,保温时间减半；
[0027]所述变形量的计算方法为:变形量=[(预轧坯10°沿中心线的纵截面面积-薄壁环件10°沿中心线的纵截面面积)/预轧坯10°沿中心线的纵截面面积]X 100%。
[0028](3)终轧:
[0029]将步骤(2)所得锻件经终轧使其孔内径尺寸为外径尺寸的88%，孔径为Φ520πιπι，外径为Φ590_，H=130mm，终锻温度≥850°C，轧制完成后立即风冷处理；
[0030]( 4 )双重退火、风冷:
[0031]将步骤(3)所得锻件经终轧后进行双重退火处理，第一次退火是在960°C下保温120min，风冷，第二次退火是在550°C下保温6h，空冷，得到TC25钛合金环件。
[0032]按照GB/T228《金属材料室温拉伸试验方法》、GB/T229《金属夏比缺口冲击试验方法》、GB6395《金属高温拉伸持久试验方法》检测，本发明所制TC25钛合金环件的各项性能如下:
[0033]( I)室拉
[0034]表1室拉性能
【权利要求】
1.一种TC25钛合金环件制造方法，其特征在于:主要包括以下步骤: (O预轧坯的下料、加热、镦粗、冲孔: 加热TC25钛合金预轧坯到相变点下30~50°C的变形温度，6min/10mm，经镦粗使其变形50%~60%得到实心圆柱，将实心圆柱冲孔使其孔内径尺寸为外径尺寸的60%~70%后得到空心圆柱，镦粗和冲孔为一火完成，终煅温度≥ 8500C ； (2)马架扩孔: 将步骤(1)中所述空心圆柱经马架扩孔使其孔内径尺寸为外径尺寸的70%~75%，终锻温度≥850°C，趁热回炉，时间按实际厚度以6min/10mm计算，保温时间减半； (3)终轧: 将步骤(2)所得锻件经终轧使其孔内径尺寸为外径尺寸的85%~90%，终锻温度≥ 850 0C ； (4)双重退火: 将步骤(3)中所得锻件经终轧后进行双重退火处理，第一次退火是在955~965°C下保温110~130min，风冷，第二次退火是在545~555°C下保温5.5~6.5h，空冷，得到TC25钛合金环件。
2.根据权利要求1所述的一种TC25钛合金环件制造方法，其特征在于:所述步骤(3)中的终轧完成后立即将锻件放在专制设备上进行风冷。
3.根据权利要求1所述的一种TC25钛合金环件制造方法，其特征在于:所述壁厚在≤30mm左右的锻件，变形温度在相变点下30~50°C ;壁厚在30~51mm的锻件，变形温度在相变点下30~40°C。
【文档编号】C22F1/18GK103522007SQ201310444804
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】宋捷, 罗鸿飞, 项春花, 陆远贵, 叶小军 申请人:贵州航宇科技发展股份有限公司