专利名称：一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法
—种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法技术领域
本发明属于钛合金材料制备技术领域，具体涉及一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法。
背景技术：
Τ 31钛合金是一种新型中强耐蚀钛合金,属于低合金化的Ti-Al-Mo-Ni-Zr系近 α型钛合金，其中Al为主要强化元素，Mo能够提高钛合金的抗应力腐蚀及耐热性，Zr能改善钛合金的焊接性能，Ni能提高钛合金的抗缝隙腐蚀能力。Ti31钛合金集中等强度、高塑性、良好的加工及成型性、优异的耐蚀性、可焊性于一体，已被制成各种形状法兰、异径三通管、管座及阀门等部件，广泛应用于船舶、化工、海洋工业和民用行业中。
目前，通过常规锻造加工生产的Ti31锻件存在的主要问题是性能不稳定、组织不均匀、成材率低，严重阻碍了 Ti31钛合金的应用和发展。发明内容
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，提供一种制备工艺简单、易实现工业化大规模生产的Ti31钛合金法兰锻件的制备方法。采用该方法制备的Ti31 钛合金法兰锻件组织均匀，金属流线优良，成材率高，力学性能高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤
步骤一、将Ti31钛合金自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，得到Ti31钛合金铸锭，然后将Ti31钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，并采用打磨的方法去除表面缺陷；
步骤二、采用油压机将步骤一中去除表面缺陷的Ti31钛合金铸锭在始锻温度为 β相变点以上150°C 200°C的条件下进行一火次的第一拔长锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一锻坯；所述第一拔长锻造的累计变形量为70% 90% ；
步骤三、采用油压机将步骤二中所述第一锻坯在始锻温度为β相变点以下 30°C 40°C的条件下进行4 5火次的镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二锻坯；每火次镦拔锻造的锻比均为4. O 5. O ;
步骤四、采用油压机将步骤三中所述第二锻坯在始锻温度为β相变点以下 40°C 50°C的条件下进行一火次的第二拔长锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三锻坯；所述第二拔长锻造的累计变形量为40% 70% ；
步骤五、根据所要制备的Ti31钛合金法兰锻件的形状和尺寸选择模具，将步骤四中所述第三锻坯装入模具中，然后将装有第三锻坯的模具放入油压机中，利用油压机将第三锻坯在始锻温度为β相变点以下50°C 60°C的条件下进行一火次的模锻成形，空冷至 20°C室温后得到Ti31钛合金法兰锻件；所述模锻成形的累计变形量为40% 60%。
上述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤二中所述第一拔长锻造的终锻温度不低于850°C。
上述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤三中每火次镦拔锻造的终锻温度均不低于750°C。
上述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤四中所述第二拔长锻造的终锻温度不低于750°C。
上述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤五中所述模锻成形的终锻温度不低于750°C。
上述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤二至五中所述油压机的额定压力均为1250吨 3150吨。
本发明与现有技术相比具有以下优点
I、本发明制备工艺简单，易实现工业化大规模生产；产品稳定性好，力学性能高。
2、本发明采用额定压力为1250吨 3150吨的大吨位油压机对Ti31钛合金铸锭进行锻造加工，并在始锻温度为β相变点以下30°C 40°C的条件下采用多火次镦拔锻造的锻造方式，使Ti31合金晶粒得到充分破碎，所制Ti31合金法兰锻件组织均匀。
3、采用本发明制备的Ti31合金法兰锻件在室温(20°C)条件下的拉伸强度彡650MPa，屈服强度彡550MPa，延伸率彡19%，断面收缩率彡51%。
4、采用本发明制备的Ti31钛合金法兰锻件的加工余量小，成材率与传统工艺相比提高4% 5%，低倍组织良好，金属流线优良，满足行业标准要求。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图I为本发明实施例I制备的Ti31钛合金法兰锻件的结构示意图。
图2为图I的A-A剖视图。
具体实施方式
实施例I
本实施例的Ti31钛合金法兰锻件的制备方法包括以下步骤
步骤一、将Ti31钛合金自耗电极进行三次真空自耗熔炼，得到直径为540mm的 Τ 31钛合金铸锭，然后将Ti31钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，并采用打磨的方法去除表面缺陷；
步骤二、采用额定压力为3150吨的油压机将步骤一中去除表面缺陷的Ti31钛合金铸锭在温度为β相变点以上200°C的条件下进行一火次的第一拔长锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一锻坯；所述第一拔长锻造的变形量为70%，第一拔长锻造的终锻温度为890°C ；
步骤三、采用额定压力为2500吨的油压机将步骤二中所述第一锻坯在温度为β 相变点以下30°C 40°C的条件下进行四火次的镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二锻坯；其中第一火次镦拔锻造的始锻温度为β相变点以下 300C，锻比为5. 0，终锻温度为770V;第二火次镦拔锻造的始锻温度为β相变点以下35°C， 锻比为4. 8，终锻温度为770°C;第三火次镦拔锻造的始锻温度为β相变点以下40°C，锻比为4.5，终锻温度为7651;第四火次镦拔锻造的始锻温度为β相变点以下40°C，锻比为4.5，终锻温度为760 0C ；
步骤四、采用额定压力为1250吨的油压机将步骤三中所述第二锻坯在温度为β 相变点以下40°C的条件下进行一火次的第二拔长锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三锻坯；所述第二拔长锻造的累计变形量为40%，终锻温度为 760 0C ；
步骤五、根据所要制备的Ti31钛合金法兰锻件的形状和尺寸选择模具，将步骤四中所述第三锻坯置于模具中，然后将放置有第三锻坯的模具放入油压机中，利用额定压力为1250吨的油压机将第三锻坯在始锻温度为β相变点以下60°C的条件下进行一火次的模锻成形，空冷至20°C室温后得到Ti31钛合金法兰锻件(如图I和图2所示)；所述模锻成形的累计变形量为40%，终锻温度为758°C ；
本实施例的Ti31钛合金法兰锻件的低倍组织依据GJB 2220-1994图I评级为 B2级，满足国际行业技术要求中BI B8级的评级规定；高倍组织依据GJB 2220-1994图 3评级为B5级，满足国际行业技术要求中B I BlO级的评级规定；超声波探伤符合GB 5193-85中A级标准要求；成材率比传统工艺提高了 5%。本实施例的Ti31钛合金法兰锻件的力学性能测试结果见表I。
权利要求
1.一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 步骤一、将Ti31钛合金自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，得到Ti31钛合金铸锭，然后将所述Ti31钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，并采用打磨的方法去除表面缺陷； 步骤二、采用油压机将步骤一中去除表面缺陷的Ti31钛合金铸锭在始锻温度为β相变点以上150°C 200°C的条件下进行一火次的第一拔长锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一锻坯；所述第一拔长锻造的累计变形量为70% 90% ； 步骤三、采用油压机将步骤二中所述第一锻坯在始锻温度为β相变点以下30°C 40°C的条件下进行4 5火次的镦拔锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二锻坯；每火次镦拔锻造的锻比均为4. O 5. O ; 步骤四、采用油压机将步骤三中所述第二锻坯在始锻温度为β相变点以下40°C 50°C的条件下进行一火次的第二拔长锻造，空冷至20°C室温后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三锻坯；所述第二拔长锻造的累计变形量为40% 70% ； 步骤五、根据所要制备的Ti31钛合金法兰锻件的形状和尺寸选择模具，将步骤四中所述第三锻坯装入模具中，然后将装有第三锻坯的模具放入油压机中，利用油压机将第三锻坯在始锻温度为β相变点以下50°C 60°C的条件下进行一火次的模锻成形，空冷至20°C室温后得到Ti31钛合金法兰锻件；所述模锻成形的累计变形量为40% 60%。
2.根据权利要求I所述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤二中所述第一拔长锻造的终锻温度不低于850°C。
3.根据权利要求I所述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤三中每火次镦拔锻造的终锻温度均不低于750°C。
4.根据权利要求I所述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤四中所述第二拔长锻造的终锻温度不低于750°C。
5.根据权利要求I所述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤五中所述模锻成形的终锻温度不低于750°C。
6.根据权利要求I所述的一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，其特征在于，步骤二至五中所述油压机的额定压力均为1250吨 3150吨。
全文摘要
本发明提供了一种Ti31钛合金法兰锻件的制备方法，包括以下步骤一、将Ti31钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，打磨去除表面缺陷；二、在始锻温度为β相变点以上150℃～200℃的条件下拔长锻造一火次；三、在始锻温度为β相变点以下30℃～40℃的条件下镦拔锻造4～5火次；四、在始锻温度为β相变点以下40℃～50℃的条件下拔长锻造一火次；五、在始锻温度为β相变点以下50℃～60℃的条件下模锻成形一火次，得到Ti31钛合金法兰锻件。本发明制备工艺简单，易实现工业化大规模生产；采用本发明制备的Ti31钛合金法兰锻件组织均匀，金属流线优良，力学性能优异，成材率高。
文档编号C22F1/18GK102921852SQ20121045802
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者张智, 吴华, 李维, 李进元, 侯鹏 申请人:西部钛业有限责任公司