本发明属于钛及钛合金棒材制备，具体涉及一种高探伤大规格tc4钛合金棒材的制备方法。
背景技术：
1、大规格tc4合金棒材为满足航空航天，军工，船舶等各领域工况应用需求，需通过热变形处理如锻造来对合金组织进行破碎，从而达到组织均匀、性能达标的目的。随着大规格钛合金棒材应用的快速发展及服役环境的进一步严峻，对大规格棒材探伤水平提出了越来越高的要求。对于大规格钛合金棒材，探伤水平高是组织均匀性好的表现。与小规格棒材不同，大规格棒材由于尺寸较大，通常无法采用轧制成型而采用锻造方式成型，这就使得大规格棒材的变形量低于小规格棒材，造成大规格棒材组织破碎不完全，探伤杂波水平高且均匀性较差的现象。为避免这种问题，在两相区内采用多火次锻造，尽可能的破碎α片层，消除魏氏组织，促使组织球化，均匀化，保证组织遗传性，是目前钛加工常使用的一种方法。然而，多火次锻造会使得生产成本增加，生产周期较长，效益减少。另外，在锻造变形过程中采用常规的变形方式仍有变形死区存在，组织破碎不完全，造成合金最终成材率较低。因此迫切需求一种高探伤大规格钛合金棒材的制备方法，对于降低钛企业生产成本，增强探伤水平，提高产品可靠性和稳定性，推动我国高端钛合金的发展具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高探伤大规格tc4钛合金棒材的制备方法。该方法先将钛合金铸锭采用β相变点上开坯锻造获得方型坯料，然后在两相区进行β相变点以下的低温二火锻造，通过控制锻造工艺参数并在每火锻造后均进行静置，提高了组织变形量并充分细化组织，使得组织完全破碎化，均匀化和球化，提高了棒材的组织均匀性，从而提高了大规格棒材的探伤水平，解决了大规格棒材传统锻造制备过程中锻造火次多、组织破碎程度不完全、探伤杂波水平高的问题。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高探伤大规格tc4钛合金棒材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3、步骤一、开坯锻造：将tc4钛合金圆形铸锭切除冒口和锭底后在β相变点以上加热保温，然后镦粗拔长，得到方形坯料；所述方形坯料的边长为600mm～800mm；
4、步骤二、两相区一火锻造：将步骤一中得到的方形坯料加热至β相变点以下保温，然后进行镦粗拔长热变形，结束后静置，再进行拔长镦粗，得到方形锻坯；所述方形锻坯的边长为600mm～800mm；
5、步骤三、两相区二火锻造：将步骤二中得到的方形锻坯加热至β相变点以下保温，然后进行换向镦粗拔长热变形，结束后静置，再进行换向拔长镦粗滚圆，得到圆形锻坯；所述圆形锻坯的直径为500mm～700mm；
6、步骤四、机加：将步骤三中得到的圆形锻坯进行车床机加，得到tc4钛合金棒材；所述tc4钛合金棒材的直径为500mm～680mm。
7、本发明首先将tc4钛合金圆形铸锭在β相变点以上加热保温后镦粗拔长进行开坯锻造获得方形坯料(截面为正方形)，然后在两相区进行β相变点以下的低温二火锻造，通过在两相区选择低温加热保温，在极大程度上减轻了锻造过程中大规格坯料心部产生过热导致的心部温度超过相变点、获得粗片层组织导致组织粗大、均匀性差等问题，结合在镦粗过程中选择较大的镦比，一方面提高变形量，促进锻坯组织内部破碎完全，另一方面使得大规格锻坯内部变形组织获得较大的畸变能量；同时，在每火锻造后均进行静置，由于大规格锻坯散热较慢且内部应变能较高，此时的静置等同于静态热处理的效果，该静置过程中，锻坯内部组织应变畸能大量释放，使得初生α相静态再结晶和静态球化过程充分进行，从而较好地细化组织，提高组织均匀性。此外，本发明的两相区二火锻造中采用换向锻造，减少了锻造变形过程中坯料内部的变形死区和未变形区，进一步提高锻坯的组织均匀性，使得组织完全破碎化，均匀化和球化，从而提高了大规格棒材的探伤水平。
8、上述的一种高探伤大规格tc4钛合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述tc4钛合金圆形铸锭的直径为600mm～800mm，单重为2000kg～4000kg。
9、上述的一种高探伤大规格tc4钛合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述加热保温的温度为1050℃～1200℃，时间为6h～12h。
10、上述的一种高探伤大规格tc4钛合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述加热至β相变点以下60℃～90℃保温6h～12h，镦粗拔长热变形中镦粗的镦比为2.0～2.5，静置时间为90s～180s，再进行拔长镦粗中镦粗的镦比为2.0～2.5。
11、上述的一种高探伤大规格tc4钛合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述加热至β相变点以下60℃～90℃保温6h～12h，换向镦粗拔长热变形中镦粗的镦比为2.0～2.5，静置时间为90s～180s，再进行换向拔长镦粗滚圆中镦粗的镦比为2.0～2.5。
12、本发明与现有技术相比具有以下优点：
13、1、本发明采用两相区低温二火锻造工艺，有效避免坯料心部过热造成的片层组织粗大、组织均匀差的问题，有利于提高tc4钛合金棒材的组织均匀性。
14、2、本发明采用增大锻造比、提高变形量的方式，不仅提高了组织破碎程度，还为锻坯内部提供较大的变形畸变能，为后续组织的再结晶和球化过程提供驱动力，有利于细化组织，提高组织均匀性，进而提高大规格棒材的探伤水平。
15、3、本发明采用每火锻造后均进行静置的方式，使得初生α相静态再结晶和静态球化过程充分进行，从而较好地细化组织，提高组织均匀性，进而提高大规格棒材的探伤水平。
16、4、本发明采用换向锻造，减少了锻造变形过程中坯料内部的变形死区和未变形区，使得锻坯内部组织变形充分均匀，进一步提高了大规格棒材的探伤水平。
17、5、与传统大规格棒材锻造方法相比，本发明的两相区锻造采用两火变形，大大减少锻造火次，降低生成成本，且成品tc4钛合金棒材的组织细小均匀性好，探伤水平高，适用性强，具有较大的应用前景。
18、下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
1.一种高探伤大规格tc4钛合金棒材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高探伤大规格tc4钛合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述tc4钛合金圆形铸锭的直径为600mm～800mm，单重为2000kg～4000kg。
3.根据权利要求1所述的一种高探伤大规格tc4钛合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述加热保温的温度为1050℃～1200℃，时间为6h～12h。
4.根据权利要求1所述的一种高探伤大规格tc4钛合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述加热至β相变点以下60℃～90℃保温6h～12h，镦粗拔长热变形中镦粗的镦比为2.0～2.5，静置时间为90s～180s，再进行拔长镦粗中镦粗的镦比为2.0～2.5。
5.根据权利要求1所述的一种高探伤大规格tc4钛合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述加热至β相变点以下60℃～90℃保温6h～12h，换向镦粗拔长热变形中镦粗的镦比为2.0～2.5，静置时间为90s～180s，再进行换向拔长镦粗滚圆中镦粗的镦比为2.0～2.5。