一种超薄超宽TC18钛合金结构件制造方法与流程

本发明属于有色金属产品制备领域，具体涉及一种超薄超宽tc18钛合金结构件制造方法。

背景技术：

1、tc18钛合金是俄罗斯航空材料研究院于20世纪60年代开发的一种高强度高韧钛合金，该合金退火状态下的组织中具有数量大致相等的α相和β相，是退火状态下强度最高的钛合金。由于该合金与高强钢30crmnsia的强度水平相当，且具有良好的塑韧性以及焊接性能，广泛应用于航空、航天、兵器、石油等领域，用tc18钛合金替代高强钢制造承力结构件，可实现飞机减重20％以上，并由于其同时具有高淬透性的优点，从而可用于生产承载高的大截面结构件，而对于超薄超宽的大截面结构件，现有制造方法难以实现。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种超薄超宽tc18钛合金结构件制造方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、一种超薄超宽tc18钛合金结构件制造方法，包括：

3、步骤1：利用真空自耗电弧炉进行真空感应熔炼，得到tc18钛合金铸锭，且该钛合金铸锭的直径≥800mm、重量≥6吨；

4、步骤2：将所述tc18钛合金铸锭加热并保温后，对其在相变点以上进行开坯锻造，得到tc18钛合金锻坯；

5、步骤3：将所述tc18钛合金锻坯加热后，采用多火次大塑性变形工艺，同时配合小送进横向宽展的锻造方式，制备出厚度为200～260mm、宽度≥2380mm的tc18钛合金中间方坯；

6、步骤4：在所述tc18钛合金中间方坯表面涂覆保温涂层，然后将所述tc18钛合金中间方坯加热后，采用板材轧机轧制得到规格为厚度130mm、宽度2315mm、长度2400mm的超薄超宽tc18钛合金结构件半成品；其中，加热温度为β+(10～40)℃，总变形量为10～40％，终轧温度不低于720℃，整个变形过程在4min内完成；

7、步骤5：对所述超薄超宽tc18钛合金结构件半成品进行热处理，并进行表面处理后得到成品，成品规格为厚度120mm、宽度2300mm、长度2300mm。

8、进一步地，所述步骤1中，真空感应熔炼的熔炼电流为22～28ka，熔炼电压为30～40v，熔炼室真空度≤5pa。

9、进一步地，所述开坯锻造的加热温度为1100～1180℃，保温时间为240～480min，变形量为50～75％，变形速度小于20mm/s，终锻温度不低于900℃。

10、进一步地，所述步骤3中，将所述钛合金锻坯加热至(β－60)～1080℃，并保温240～700min，然后进行多火次中间自由锻造，得到所述tc18钛合金中间方坯；其中，在多火次中间自由锻造过程中，变形量为30～65％，变形速度小于15mm/s，终锻温度不低于700℃；最后一火次锻造时，变形量为20～50％，变形速度小于15mm/s，终锻温度不低于700℃。

11、进一步地，在步骤4之前刨铣所述tc18钛合金中间方坯上下大面，刨铣结束之后对所述钛合金中间方坯进行超声波探伤，并检测β相变点温度、力学性能及高低倍组织，待所有检测结果符合工艺要求后，再进行所述步骤4。

12、进一步地，所述步骤4中的轧制过程共分四个道次完成，第一道次变形量为10～20％，第二道次变形量为10～15％，第三道次变形量为5～10％，第四道次变形量为整形校平道次，其轧制压下量小于10mm，且前三道次的轧制过程在2min内完成。

13、进一步地，所述步骤5中所述热处理是指：将所述超薄超宽tc18钛合金结构件半成品加热至820～850℃，并保温1～3h，然后炉冷至740～760℃，并保温1～3h，然后空冷至室温后，再加热至500～650℃，并保温2～6h，然后空冷至室温。

14、本发明的有益效果：

15、本发明所采用的制备方法，通过控制tc18钛合金结构件制备过程中各个步骤的工艺路线，最终突破超薄超宽tc18钛合金网篮组织结构件制备关键技术，使得研制的tc18钛合金结构件的外形尺寸、高低倍组织、力学性能和探伤水平均能满足我国航空航天用钛需求。

16、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种超薄超宽tc18钛合金结构件制造方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的超薄超宽tc18钛合金结构件制造方法，其特征在于，所述步骤1中，真空感应熔炼的熔炼电流为22～28ka，熔炼电压为30～40v，熔炼室真空度≤5pa。

3.根据权利要求1所述的超薄超宽tc18钛合金结构件制造方法，其特征在于，所述开坯锻造的加热温度为1100～1180℃，保温时间为240～480min，变形量为50～75％，变形速度小于20mm/s，终锻温度不低于900℃。

4.根据权利要求1所述的超薄超宽tc18钛合金结构件制造方法，其特征在于，所述步骤3中，将所述钛合金锻坯加热至(β－60)～1080℃，并保温240～700min，然后进行多火次中间自由锻造，得到所述tc18钛合金中间方坯；其中，在多火次中间自由锻造过程中，变形量为30～65％，变形速度小于15mm/s，终锻温度不低于700℃；最后一火次锻造时，变形量为20～50％，变形速度小于15mm/s，终锻温度不低于700℃。

5.根据权利要求1所述的超薄超宽tc18钛合金结构件制造方法，其特征在于，在步骤4之前刨铣所述tc18钛合金中间方坯上下大面，刨铣结束之后对所述钛合金中间方坯进行超声波探伤，并检测β相变点温度、力学性能及高低倍组织，待所有检测结果符合工艺要求后，再进行所述步骤4。

6.根据权利要求1所述的超薄超宽tc18钛合金结构件制造方法，其特征在于，所述步骤4中的轧制过程共分四个道次完成，第一道次变形量为10～20％，第二道次变形量为10～15％，第三道次变形量为5～10％，第四道次变形量为整形校平道次，其轧制压下量小于10mm，且前三道次的轧制过程在2min内完成。

7.根据权利要求1所述的超薄超宽tc18钛合金结构件制造方法，其特征在于，所述步骤5中所述热处理是指：将所述超薄超宽tc18钛合金结构件半成品加热至820～850℃，并保温1～3h，然后炉冷至740～760℃，并保温1～3h，然后空冷至室温后，再加热至500～650℃，并保温2～6h，然后空冷至室温。

技术总结
本发明公开了一种超薄超宽TC18钛合金结构件制造方法，包括：进行真空感应熔炼，得到TC18钛合金铸锭；将该钛合金铸锭加热并保温后，对其在相变点以上进行开坯锻造，得到TC18钛合金锻坯；将该钛合金锻坯加热后，采用多火次塑性变形工艺，得到TC18钛合金中间方坯；对该钛合金中间方坯采用板材轧机进行轧制，得到TC18钛合金结构件半成品；对该半成品进行热处理和表面处理后，得到所述超宽超薄TC18钛合金结构件成品；该方法能够突破TC18钛合金的尺寸限制，制备出满足航空航天用钛需求的超宽超薄的结构件。

技术研发人员：董轶,李巍,段晓辉,何书林,张俊杰,严学波,张雪敏,王若飞,刘宇舟,欧笑笑,全秀煜,田程,何晨,杨军,杨晗
受保护的技术使用者：宝鸡钛业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15