Ti6Al4V钛合金板坯的制备方法与流程

本发明属于有色金属加工工艺方法，涉及ti6al4v钛合金板坯的制备方法。

背景技术：

1、ti6al4v钛合金，属于α+β钛合金，具有良好的综合力学机械性能，被全世界广泛应用，可用作发动机鼓筒，或盘件、叶片等，也可用于制作法兰、壳体、密封垫片等。传统板坯锻造一般采用多火次镦粗、拔长结合锻造，单倍尺或者两倍尺自由锻造成形，其缺点为镦粗拔长过程坯料尺寸差异大，易出现变形死区，导致板坯均匀性较差，且过程可控性差，质量稳定性差，另生产效率较低；板坯轧制成形受轧机固有参数影响，一般均需要较宽较厚的轧制坯料，不能应用于小批量客户需求，轧制后组织存在一定的各项异性，板坯横纵向组织均匀性差，另轧制费用较大，成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供ti6al4v钛合金板坯的制备方法，具有组织均匀性好、低成本的特点。

2、本发明所采用的技术方案是，ti6al4v钛合金板坯的制备方法，具体步骤如下：

3、步骤1、开坯锻造：将ti6al4v钛合金铸锭加热到相变点以上温度90℃～190℃并保温，再将铸锭进行1～2火次的镦拔锻造，完成后空冷，得到坯料；

4、步骤2、低温锻造+高温锻造：将步骤1开坯锻造后的坯料清除缺陷后加热到相变点以下温度并保温，进行拔长锻造，锻造完成后将坯料二次加热至相变点以上并保温，继续锻造并拔长至扁方，锻造至要求坯料尺寸后水冷，获得晶粒尺寸为2～3mm的均匀细小的β组织；

5、步骤3、精锻前坯料低温锻造：将步骤2锻造后的坯料清除缺陷后加热到相变点温度以下并保温进行低温拔长锻造，再将坯料重新加热保温继续锻造，重复2～3次，锻造完成后坯料空冷；

6、步骤4、低温精锻成形锻造：将步骤3锻造后的坯料清除缺陷后加热相变点温度以下锻造，再进行精锻成型，锻造至目标尺寸空冷，即得ti6al4v钛合金板坯。

7、本发明的特点还在于：

8、ti6al4v钛合金板坯厚度110mm～300mm，宽度350mm～540mm。

9、步骤1中，第1火次加热温度为1150℃～1180℃，加热保温系数为0.65min/mm～0.80min/mm，第2火次加热温度为1080℃～1100℃，加热时间30min～180min；镦拔锻造为镦粗与拔长相结合，累积锻比2.95～5.25。

10、拔长过程采用平行于砧具的横向拔长和垂直于砧具的轴向拔长工艺结合锻造，且最后一次火次锻造，拔长沿镦粗后坯料轴向22.5°方向拔长。

11、步骤2中，拔长锻造温度在相变点温度以下30℃～50℃，加热保温系数0.60min/mm～0.78min/mm，拔长锻造火次为1火次，拔长锻比为1.5～1.75。

12、步骤2中，二次加热温度为1040℃～1070℃，二次加热保温系数0.4min/mm～0.6min/mm，锻比为1.45～1.85。

13、步骤3中，相变点温度以下具体为相变点温度以下40℃～55℃，加热保温系数为0.60min/mm～0.75min/mm；步骤3中精锻前坯料低温锻造累积锻比为5.1～7.0。

14、步骤3中，重新加热的加热温度为加热至相变点温度以下40℃～55℃，保温时间为70min～180min，重新加热锻造过程镦粗与拔长相结合，最终坯料拔长从轴向45°方向拔长。

15、步骤4中，相变点温度以下具体为相变点温度以下50℃～70℃，加热保温系数为0.70min/mm～0.80min/mm；精锻成型为：采用大型精锻机及配套的精锻板坯锤头1火次精锻成形，锻比1.55～1.85。

16、步骤4中，ti6al4v钛合金板坯弯曲度≤3mm/m。

17、本发明的有益效果是：

18、本发明的ti6al4v钛合金板坯的制备方法，采用铸锭高温横向拔长与轴向22.5°方向拔长结合锻造，使原始铸态组织得以充分破碎，获得细小的β组织的坯料；采用高低高工艺，充分利用再结晶与温度和时间的关系，通过控制再结晶温度和加热时间，有效地实现铸造组织的进一步细化；相变点以下为减少各向异性及“变形死区”增加了镦粗变形及轴向45°拔长锻造使坯料组织更细化且使呈等轴状，改善板坯显微组织；成形采用大型精锻机一次成形，控制锻造温度和锻比，有效地实现板坯组织的细化均匀；另可多倍尺产出，灵活性高；精锻费用较轧制成形费用降低67％，生产成本大幅降低。

技术特征：

1.ti6al4v钛合金板坯的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的ti6al4v钛合金板坯的制备方法，其特征在于，所述ti6al4v钛合金板坯厚度110mm～300mm，宽度350mm～540mm。

3.根据权利要求1所述的ti6al4v钛合金板坯的制备方法，其特征在于，步骤1中，第1火次加热温度为1150℃～1180℃，加热保温系数为0.65min/mm～0.80min/mm，第2火次加热温度为1080℃～1100℃，加热时间30min～180min；所述镦拔锻造为镦粗与拔长相结合，累积锻比2.95～5.25。

4.根据权利要求3所述的ti6al4v钛合金板坯的制备方法，其特征在于，所述拔长过程采用平行于砧具的横向拔长和垂直于砧具的轴向拔长工艺结合锻造，且最后一次火次锻造，拔长沿镦粗后坯料轴向22.5°方向拔长。

5.根据权利要求1所述的ti6al4v钛合金板坯的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述拔长锻造温度在相变点温度以下30℃～50℃，加热保温系数0.60min/mm～0.78min/mm，拔长锻造火次为1火次，拔长锻比为1.5～1.75。

6.根据权利要求1所述的ti6al4v钛合金板坯的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述二次加热温度为1040℃～1070℃，二次加热保温系数0.4min/mm～0.6min/mm，锻比为1.45～1.85。

7.根据权利要求1所述的ti6al4v钛合金板坯的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述相变点温度以下具体为相变点温度以下40℃～55℃，加热保温系数为0.60min/mm～0.75min/mm；步骤3中精锻前坯料低温锻造累积锻比为5.1～7.0。

8.根据权利要求1所述的ti6al4v钛合金板坯的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述重新加热的加热温度为加热至相变点温度以下40℃～55℃，保温时间为70min～180min，重新加热锻造过程镦粗与拔长相结合，最终坯料拔长从轴向45°方向拔长。

9.根据权利要求1所述的ti6al4v钛合金板坯的制备方法，其特征在于，步骤4中，相变点温度以下具体为相变点温度以下50℃～70℃，加热保温系数为0.70min/mm～0.80min/mm；所述精锻成型为：采用大型精锻机及配套的精锻板坯锤头1火次精锻成形，锻比1.55～1.85。

10.根据权利要求1所述的ti6al4v钛合金板坯的制备方法，其特征在于，步骤4中，ti6al4v钛合金板坯弯曲度≤3mm/m。

技术总结
本发明公开的Ti6Al4V钛合金板坯的制备方法，包括将Ti6Al4V钛合金铸锭在β相变点以上进行开坯锻造，中间坯料在β相变点以下和β相变点以上进行低温锻造+高温锻造，在β相变点以下进行镦拔+拔长等低温锻造，最终通过精锻机精锻成形，达到目标板坯尺寸，经机加工得到板坯产品。本发明的Ti6Al4V钛合金板坯的制备方法，采用高低高锻造工艺，充分利用再结晶与温度和时间的关系，细化原始β组织，相变点下结合自由锻+精锻，得到组织和性能较优的板坯，且大幅提高生产效率及成品率，降低生产成本，提高产品的市场竞争力。

技术研发人员：王晓亮,刘向宏,李洁瑶,巨彪,孟康,王凯旋,和永岗,杜予晅,冯勇
受保护的技术使用者：西部超导材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29