一种TiB/Ti65合金环件的加工制造方法

本发明属于钛及钛合金加工领域，具体涉及到一种tib/ti65合金环件的加工制造方法。

背景技术：

1、网状结构tib/ti65合金相比传统高温钛合金具有更高的强度、耐热性和抗氧化性等优点，可用来替代部分传统高温材料。选用网状组织tib/ti65高温钛合金制作在650～800℃使用的压气机第3～5级机匣，可达到减轻发动机压气机的结构重量，替代ti2alnb合金或高温合金实现发动机的进一步减重的作用。

2、tib/ti65合金热加工变形抗力大、裂纹敏感性高，热加工过程中存在较大的裂纹开裂倾向。如果锻造开裂严重，将使合金热加工无法按预定工艺进行，一方面对材料组织均匀性和晶体取向控制产生不利影响，另一方面增加了锻造火次、降低了材料收得率，增加了成本，并降低材料的质量稳定性

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，提供一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，该工艺实施简单，稳定性高，还可大幅提升环件疲劳性能，具体技术方案如下：

2、一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，具体步骤如下：

3、步骤一：tib/ti65合金铸锭经1050℃～1200℃开坯；

4、步骤二：开坯后在1000℃～1100℃对合金坯料进行1～3火次的镦粗和拔长变形得到锻坯；

5、步骤三：在950℃～1050℃完成锻坯的冲孔、扩孔和环扎，轧制成形至目标尺寸环件锻坯；

6、步骤四：环件锻坯经固溶时效热处理后，在600℃～650℃保温10h～150h进行表面渗氧处理，环件锻坯表面形成氧化层，次表面形成梯度渗氧组织；

7、步骤五：经打磨抛光后去除表面氧化层并保留渗透氧层，形成所需的tib/ti65合金环件。

8、所述的一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，其优选方案为，步骤一中的tib/ti65合金铸锭开坯前，先将其加热至1050℃～1200℃，保温10～30h后出炉进行镦拔锻造，要求总锻比不小于3，完成β相区开坯后得到tib/ti65合金坯料。

9、所述的一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，其优选方案为，步骤二中，tib/ti65合金坯料在1000℃～1100℃进行镦粗和拔长变形的总锻比4～8，且每火次的锻比均不大于3。

10、所述的一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，其优选方案为，步骤三中，tib/ti65合金锻坯经冲孔、扩孔后其内径为其外径的40％～70％，该工序经2～3火次完成，并采用轧环机进行轧制，轧制后tib/ti65合金环件的内径为其外径的60％～90％。

11、所述的一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，其优选方案为，步骤四中，tib/ti65合金环件固溶热处理的温度不低于轧制温度，且在950℃～1050℃范围内，保温1h～4h后油冷或风冷，时效处理制度为650℃～750℃，保温4h～10h后空冷。

12、所述的一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，其优选方案为，将tib/ti65合金环件置于0.5～3倍标准大气压的氧气氛或氧气浓度与之等效的混合气氛中，经600℃～650℃保温10h～150h后，tib/ti65合金环件表面形成的氧化层低于5μm且高于1μm。

13、有益效果：

14、1)采用本发明的加工制造方法，tib/ti65合金的镦拔锻造多在β相区完成，具有较好的成形能力，表面完整性较好，工艺流程短、成本低，可靠性高；

15、2)采用本发明制备tib/ti65合金环件的轧制和固溶强化在α+β两相区完成，固溶热处理的温度高于轧制温度且在950℃～1050℃范围内，可得到均匀的合金组织，并保证其力学性能稳定性；

16、3)本发明经表面渗氧处理后tib/ti65合金环件表面形成约低于3μm高于1μm的氧化层，次表面形成梯度渗氧组织，使环件表面至基体的强度缓慢过渡，可同时提高合金的室温和高温疲劳性能，经上述处理后ti65合金的室温疲劳极限不低于500mpa，650℃高温疲劳极限不低于300mpa。

技术特征：

1.一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.按照权利要求1所述的一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，其特征在于：步骤一中的tib/ti65合金铸锭开坯前，先将其加热至1050℃～1200℃，保温10～30h后出炉进行镦拔锻造，要求总锻比不小于3，完成β相区开坯后得到tib/ti65合金坯料。

3.按照权利要求1所述的一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，其特征在于：步骤二中，tib/ti65合金坯料在1000℃～1100℃进行镦粗和拔长变形的总锻比4～8，且每火次的锻比均不大于3。

4.按照权利要求1所述的一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，其特征在于：步骤三中，tib/ti65合金锻坯经冲孔、扩孔后其内径为其外径的40％～70％，该工序经2～3火次完成，并采用轧环机进行轧制，轧制后tib/ti65合金环件的内径为其外径的60％～90％。

5.按照权利要求1所述的一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，其特征在于：步骤四中，tib/ti65合金环件固溶热处理的温度不低于轧制温度，且在950℃～1050℃范围内，保温1h～4h后油冷或风冷，时效处理制度为650℃～750℃，保温4h～10h后空冷。

6.按照权利要求1所述的一种tib/ti65合金环件的加工制造方法，其特征在于：将tib/ti65合金环件置于0.5～3倍标准大气压的氧气氛或氧气浓度与之等效的混合气氛中，经600℃～650℃保温10h～150h后，tib/ti65合金环件表面形成的氧化层低于5μm且高于1μm。

技术总结
一种TiB/Ti65合金环件的加工制造方法，具体步骤如下：步骤一：TiB/Ti65合金铸锭经1050℃～1200℃开坯；步骤二：开坯后在1000℃～1100℃对合金坯料进行1～3火次的镦粗和拔长变形得到锻坯；步骤三：在950℃～1050℃完成锻坯的冲孔、扩孔和环扎，轧制成形至目标尺寸环件锻坯；步骤四：环件锻坯经固溶时效热处理后，在600℃～650℃保温10h～150h进行表面渗氧处理，环件锻坯表面形成氧化层，次表面形成梯度渗氧组织；步骤五：经打磨抛光后去除表面氧化层并保留渗透氧层，形成所需的TiB/Ti65合金环件。采用本发明的加工制造方法，TiB/Ti65合金的镦拔锻造多在β相区完成，具有较好的成形能力，表面完整性较好，工艺流程短、成本低，可靠性高。

技术研发人员：孙昊,赵子博,王清江,刘建荣,李楠
受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14