TC11钛合金细晶锻造工艺的制作方法

tc11钛合金细晶锻造工艺
技术领域
[0001]
本发明涉及钛合金锻造领域，特别是涉及一种tc11钛合金细晶锻造工艺。


背景技术：

[0002]
tc11钛合金属于α+β型钛合金，我国国家标准将其命名为tc系列，其合金元素包括β稳定元素和α稳定元素，如铁、铜、铬、硼等，在室温时既有α相,也有β相，α+β型钛合金具有良好的力学性能,可热处理强化。tc11合金是一种综合性能良好的α+β型热强钛合金，在500℃以下有优异的热强性能(高温强度、蠕变抗力等)并且具有较高室温强度。tc11钛合金主要用于制造航空发动机的压气机盘、叶片、鼓筒等零件，也可用于制造飞机结构件。但tc11钛合金由于锻造温度范围窄，变形抗力大，锻造成形困难。因此，通过诱发其超塑性，利用其在超塑性条件下进行锻造成形是一种很好的工艺选择。
[0003]
超塑性是指材料在一定的内部(组织)条件(如晶粒形状及尺寸、相变等)和外部(环境)条件下(如温度、应变速率等)，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能(例如大的延伸率)的现象。超塑性成形的特点为大变形、无颈缩、小应力、易成形。根据目前世界上各国学者研究的结果，按照实现超塑性的条件(组织、温度、应力状态等)，可将超塑性分为三类，即微晶组织超塑性(即恒温超塑性或结构超塑性)、相变超塑性(即变温超塑性或动态超塑性)和其他超塑性。


技术实现要素：

[0004]
针对以上背景技术中提到的不足和缺陷，本发明的目的在于对tc11钛合金进行晶粒细化，形成微晶组织超塑性，达到锻件超塑性成形的要求，为tc11钛合金实现超塑性模锻成形做好组织准备。
[0005]
一种tc11钛合金细晶锻造工艺，在现行的锻造工艺基础上增加三步反复镦拔工步，可以达到明显的细化晶粒的作用，形成微晶组织超塑性，使tc11钛合金能够实现超塑性模锻成形。
[0006]
优选的，tc11钛合金锻造温度为始锻温度978℃，终锻温度850℃，锻压设备为自由锻空气锤，加热设备为电阻炉。
[0007]
优选的，对不同规格的tc11钛合金坯料尺寸同样适用。
[0008]
与现有技术相比，本发明的优点在于：tc11钛合金采用本锻造工艺工步设计进行锻打后，坯料晶粒明显细小，形成微晶组织超塑性，达到锻件超塑性成形的组织要求，为tc11钛合金实现超塑性模锻成形做好组织准备；另实施本工艺不增加工装成本和其他设备的投入。
附图说明
[0009]
图1为对比文件1的横向截面300倍图；
[0010]
图2为对比文件1的纵向截面300倍图；
[0011]
图3为对比文件1的横向截面50倍图；
[0012]
图4为对比文件1的纵向截面50倍图；
[0013]
图5为本发明的实施例1的横向截面750倍坯料试样金相图；
[0014]
图6为本发明的实施例1的纵向截面750倍坯料试样金相图；
[0015]
图7为本发明的实施例1的横向截面150倍坯料试样金相图；
[0016]
图8为本发明的实施例1的纵向截面150倍坯料试样金相图；
[0017]
图9为本发明的实施例1的拉伸试验延伸率示意图。
具体实施方式
[0018]
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0019]
对比文件1：
[0020]
将tc11钛合金方料46
×
46
×
250锻造拔长成圆棒料。按照现在一般的锻造工艺方法，即把方料46
×
46
×
250先拔长至方料14
×
14
×
随料，然后进行胎模锻摔圆工步，达到圆棒料，如图1-图4所示，这种工艺得到的圆棒料晶粒粗大(平均晶粒尺寸为100μm)，不能满足钛合金超塑性成形晶粒度要求。
[0021]
实施例1：
[0022]
tc11钛合金方料46
×
46
×
250锻造拔长成圆棒料，细化晶粒，形成微晶组织超塑性的制坯锻造工艺(拔长方向沿原轴向)如下表：
[0023]
[0024][0025]
在对比文件1的锻造工艺中拔长至方料14
×
14
×
随料前增加三次反复镦拔工步，如图5-图8所示，金相组织显示晶粒明显细小(平均晶粒尺寸为6μm)，形成微晶组织超塑性，可以实现超塑性成形；如图9所示，经过自由锻细化处理的tc11钛合金,在900℃时恒应变速率试验的最大延伸率为1260％，采用最大m值变形方式可以获得异常高的超塑性,最大延伸率达到2300％，达到超塑性要求。

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