高强韧TC21钛合金板材的制备方法与流程

本发明涉及钛合金制备，具体涉及一种高强韧tc21钛合金板材的制备方法。

背景技术：

1、损伤容限设计准则是现代飞机实现低成本、长寿命安全飞行需要遵守的重要准则，随着对飞机安全性和经济性要求的日益提高，对材料损伤容限性能的要求也越来越高。为此，北京航空材料研究院、西北有色金属研究院、西北工业大学和红原航空锻铸工业公司等单位成立了联合课题组，研制成功新型的高强、高韧、损伤容限型可焊的(α+β)两相钛合金，命名为tc21合金。

2、tc21钛合金为两相合金，为获得较好的损伤容限性能，往往在β相区或者两相区上部进行热变形构建网篮组织。但是，由于变形过程的复杂性及对外部变形条件的敏感性，合金内部组织变化容易受温度、应变速率等变形条件的影响，导致tc21钛合金显微组织形貌可以在很大的范围内变化。

3、自由锻是生产tc21钛合金的主要方法，但自由锻过程温度控制难度较大，导致目前tc21钛合金大规格锻件成形的质量不高，合格率也不满足要求。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种高强韧tc21钛合金板材的制备方法，以解决现有tc21钛合金制备方法难以实现期望组织和性能的问题。

2、根据本发明的一个方面，提出一种高强韧tc21钛合金板材的制备方法，包括：

3、对tc21铸锭进行锻造；

4、将锻造后得到的板坯在tc21钛合金的β转变温度以上40～50℃保温后进行自适应轧制；

5、对自适应轧制后得到的板坯进行热处理，得到所述高强韧tc21钛合金板材；

6、其中，在所述自适应轧制过程中，板坯不回炉加热，并且根据板坯的实时温度执行以下操作：

7、当板坯温度＞所述β转变温度时，控制道次压下量为20～30％；

8、当所述β转变温度＞板坯温度＞所述β转变温度以下20℃时，控制道次压下量为15～25％；

9、当板坯温度＜所述β转变温度以下20℃时，控制道次压下量为5～10％。

10、根据本发明的一个实施例，在所述自适应轧制过程中，轧制总变形量的90％在所述β转变温度以下20℃以上完成。

11、根据本发明的一个实施例，所述对tc21铸锭进行锻造，包括：

12、将tc21铸锭在β转变温度以上150～200℃保温6h后进行两墩两拔，其中墩粗压下量为70％，拔长高径比为1.9～2.0；

13、将经过两墩两拔的坯料回炉，在β转变温度以上40～80℃保温4h后，进行压下量为50％的墩粗，并拔长至高径比为1.9～2.0的方坯；然后再次进行压下量为30％的墩粗，并拔长至预定厚度的板坯。

14、根据本发明的一个实施例，所述进行热处理，包括：

15、将自适应轧制后的板坯在所述β转变温度以下70～80℃进行第一重退火；

16、对经过所述第一重退火的板坯在590～600℃进行第二重退火。

17、根据本发明的一个实施例，所述高强韧tc21钛合金板材具有网篮组织，并且抗拉强度为1120～1145mpa，屈服强度为1052～1061mpa，断后延伸率为15.0～16.5％，断面收缩率为36～38％，断裂韧性大于75mpa·m1/2。

18、在根据本发明的实施例的高强韧tc21钛合金板材的制备方法中，通过采用自适应轧制方法，合理分配道次压下量，能够获得高强韧tc21钛合金板材。

技术特征：

1.一种高强韧tc21钛合金板材的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述自适应轧制过程中，轧制总变形量的90％在所述β转变温度以下20℃以上完成。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对tc21铸锭进行锻造，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行热处理，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高强韧tc21钛合金板材具有网篮组织，并且抗拉强度为1120～1145mpa，屈服强度为1052～1061mpa，断后延伸率为15.0～16.5％，断面收缩率为36～38％，断裂韧性大于75mpa·m1/2。

技术总结
本发明公开了一种高强韧TC21钛合金板材的制备方法，包括：对TC21铸锭进行锻造；将锻造后得到的板坯在TC21钛合金的β转变温度以上40～50℃保温后进行自适应轧制；对自适应轧制后得到的板坯进行热处理，得到高强韧TC21钛合金板材；其中，在自适应轧制过程中，板坯不回炉加热，并且根据板坯的实时温度执行以下操作：当板坯温度＞β转变温度时，控制道次压下量为20～30％；当β转变温度＞板坯温度＞β转变温度以下20℃时，控制道次压下量为15～25％；当板坯温度＜β转变温度以下20℃时，控制道次压下量为5～10％。本发明通过采用自适应轧制方法，合理分配道次压下量，能够获得高强韧TC21钛合金板材。

技术研发人员：秦海旭,杨柳,王立亚,郑友平
受保护的技术使用者：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14