一种Ti80合金板材及改善组织均匀性的短流程锻造方法与流程

本技术涉及ti80合金板材锻造，特别是涉及一种ti80合金板材及改善组织均匀性的短流程锻造方法。

背景技术：

1、钛及钛合金因具有较高的抗拉强度、低模量、低密度、低重量及良好的腐蚀抗性而被广泛应用于航空航天、海洋及生物腐蚀医学领域，尤其在潜水艇受力部件、舰艇上的焊接部位等对钛合金的需求日益增多。为了满足钛合金同时具有高强度和高耐蚀性，多种合金被研发出来。

2、ti80(ti-6al-3nb-2zr-1mo)合金是我国自行研发的一种近α型钛合金，其具有良好的耐蚀性、塑韧性以及焊接性能。ti80合金作为875mpa级高强高耐蚀的钛合金，已逐渐成为海洋用钛合金的代表，相比在海洋环境广泛应用的tc4(ti-6al-4v)合金，ti80合金具有更强的拉伸抗性及耐蚀性，所以在舰船和潜水艇受力部件等需求高拉伸高耐蚀性的制造业，ti80合金具有更广阔的应用前景。在ti80合金板材工业化生产中，熔炼和锻造过程决定了板材组织均匀性，组织均匀性决定板材在使用过程中微裂纹的形成，而微裂纹的出现将使合金在海洋环境中产生缝隙腐蚀导致受力板材失效而引发事故。因此提高锻造板材组织的均匀性是非常必要的。

3、随着ti80合金在海洋环境中的结构应用越来越多，对ti80合金的微观组织均匀性要求越来越高，则为了获得组织均匀的合金，对ti80合金的热加工制备工艺(熔炼和锻造等)便提出了更高的要求。

4、目前海洋用ti80合金终端结构件以棒材、丝材及板材为冷加工材料，冷加工前的中间品棒材、丝材的热加工工艺较为成熟，制备的组织均匀无明显缺陷，可以满足当前海洋用钛合金性能。但ti80合金板材在国内未见成熟的热加工制备技术，专利号为cn201811582924.1的中国发明专利公开的一种高冲击韧性的ti80中厚板及其制备方法与应用中，通过对铸锭成分、板坯锻造、板材轧制等工艺的优化，制得了一种高冲击韧性的ti80中厚板，该ti80中厚板抗拉强度≥920mpa，冲击功kv2≥52j，具有“初生α相+片层转变β相”微观组织，其中初生α相组织比例≤20％，片层转变β相基体组织比例＞80％，但该制备方法较为繁琐，加工成本较大，且考虑到板材的热加工制备技术与棒丝材差异较大，ti80合金棒丝材的热加工制备技术并不能直接应用于板材，因此，需要一种便捷快速的热加工方法，改善ti80合金板材热加工组织均匀性的制备技术研究成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有技术中，ti80合金棒丝材的热加工制备技术并不能直接应用于板材，ti80合金板材在国内未见成熟的热加工制备技术，且公开的制备方法较为繁琐，加工成本较大，需要一种便捷快速的热加工方法，改善ti80合金板材热加工组织均匀性的制备技术研究成为亟待解决的问题。提供一种ti80合金板材及改善组织均匀性的短流程锻造方法，通过在在β相变点以上开坯对角锻造，保证坯料晶粒完全破碎；β相变点下20℃至30℃宽砧径向锻造，坯料展宽同时促进难变形区变形，提高所得板材的组织均匀性；β相变点下30℃至50℃长砧锻造，精整改善板型，保证在短的加工流程下，提高成品ti80合金板材的组织均匀性，加工出的ti80合金板材组织均匀性好，缩短加工流程能够较大的降低了生产成本。

2、一种ti80合金板材改善组织均匀性的短流程锻造方法，包括以下步骤：

3、s10.对ti80铸锭表面清洗处理，并涂设高温玻璃粉；

4、s20.加热所述ti80铸锭，缓慢升温至1100℃至1200℃，保温200分钟至300分钟后开坯轻拍所述ti80铸锭表面，一火次锻造，依次经过径向拔长、镦粗、拔长、对角倒棱、回炉补温、镦粗、对角拔长、对角倒棱，空冷后得到一火次半成品；

5、s30.对所述一火次半成品进行修磨，加热修磨后的所述一火次半成品，缓慢升温至900℃至980℃，保温150分钟至200分钟后采用宽砧锻造，依次经过镦粗、径向展宽，空冷后得到二火次半成品；

6、s40.对所述二火次半成品进行修磨，加热修磨后的所述二火次半成品，缓慢升温至850℃至950℃，保温150分钟至200分钟后采用长砧锻造，空冷后得到三火次半成品；

7、s50.对所述三火次半成品表面刨铣见光，表面ra＜3.2μm，并机加倒角，得到ti80合金板材。

8、优选地，上述一种ti80合金板材改善组织均匀性的短流程锻造方法中，所述s10步骤之前还包括以下步骤：

9、s60.采用粒度为0.8mm至12.7mm的海绵钛和纯铌锭按照(6.0％≤al≤6.5％，2.5％≤nb≤3.2％，1.5％≤zr≤2.3％，0.7％≤mo≤1.3％，fe≤0.08％，o≤0.1％，n≤0.05％，c≤0.05％，h≤0.0005％，si≤0.08％，余量为ti)的配比进行配料和压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，然后进行三次真空自耗电弧熔炼，得到成分较为均匀的ti80铸锭。

10、优选地，上述一种ti80合金板材改善组织均匀性的短流程锻造方法中，所述s30步骤中，宽砧每道的下压率为30％至40％。

11、优选地，上述一种ti80合金板材改善组织均匀性的短流程锻造方法中，所述s40步骤中，提前预热锤砧。

12、优选地，上述一种ti80合金板材改善组织均匀性的短流程锻造方法中，所述s40步骤中，长砧每道的下压率为10％至15％。

13、优选地，上述一种ti80合金板材改善组织均匀性的短流程锻造方法中，所述对所述一火次半成品进行修磨具体包括：

14、采用扒皮、打磨、抛光的方式对所述一火次半成品进行修磨，以去除表面氧化皮及裂纹缺陷，直至所述一火次半成品表面无氧化皮、无裂纹；

15、所述对所述二火次半成品进行修磨具体包括：

16、采用扒皮、打磨、抛光的方式对所述二火次半成品进行修磨，以去除表面氧化皮及裂纹缺陷，直至所述一火次半成品表面无氧化皮、无裂纹。

17、一种ti80合金板材，采用如上所述的一种ti80合金板材改善组织均匀性的短流程锻造方法所制备的一种ti80合金板材。

18、一种如上述的一种ti80合金板材在舰船和潜水艇受力部件中的应用。

19、本技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：

20、本技术实施例公开的一种ti80合金板材及改善组织均匀性的短流程锻造方法中，包括真空自耗熔炼得到成分较为均匀的ti80铸锭，然后在β相变点以上开坯对角锻造，保证坯料晶粒完全破碎；β相变点下20℃至30℃宽砧径向锻造，坯料展宽同时促进难变形区变形，提高所得板材的组织均匀性；β相变点下30℃至50℃长砧锻造，精整改善板型。相较于现有技术，不需要对锻件进行冷轧或热轧，锻造过程仅需较少火次墩拔成形即可获得组织均匀的ti80合金板材，此加工技术方便快捷、流程短，通过本技术公开的锻造方法能够使ti80合金板材坯料难变形区得到充分的变形改善，获得均匀细小且紧密的组织，保证在短的加工流程下，提高成品ti80合金板材的组织均匀性，加工出的ti80合金板材组织均匀性好，缩短加工流程能够较大的降低了生产成本。