專利名稱：一種tc17鈦合金扁方形型材的制備方法
技術領域：
本發明屬于鈦合金材料制備技術領域，具體涉及一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法。
背景技術：
TC17鈦合金是一種新型航空發動機用材料，其名義成分為T1-5AL-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr。TC17鈦合金具有強度高、斷裂韌性好、淬透性高等優點，且能夠滿足損傷容限設計的需要和高可靠性的要求，被廣泛用來制造航空部件，隨著航空、航天工業技術的發展，對TC17合金鈦合金型材的需求日益增加，由于該合金相變點較低(Te為880°C 890°C )，常規的制備方法:相變點以上溫度范圍內加熱鍛造開坯后，在相變點以下30°C 50°C溫度范圍內軋制成品的方法存在變形抗力大，坯料易開裂、組織不均勻，探傷雜波不易達標，軋制后型材易扭曲而不易矯直等諸多問題，對于TC17鈦合金扁方形型材的批量生產不適用；另外，由于TC17鈦合金是典型的富β型兩相鈦合金，TC17鈦合金中β穩定元素Mo、Cr含量較高，Cr是共析型β穩定元素,容易在鑄錠的頭部區域形成偏析,造成某些區域Cr元素富集，比正常區域的Cr元素含量偏高，使這些區域的相變點降低，當TC17鈦合金長方形型材在熱加工過程中，可能因變形熱效應使該區的實際溫度超過相變點溫度而出現β斑點。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法。該方法技術方案完整，工藝可控性強，產品的批次穩定性高，成材率高；該方法采取鍛造方式而非常規軋制方式制備TC17鈦合金扁方形型材，不需進行特制模具和孔型的加工，靈活性強，加工全過程在額定壓力為1700噸 2500噸的中小型鍛造壓力機上就可以全部實現。采用該方法制備的TC17鈦合金扁方形型材組織形貌均勻，綜合性能優異，適于大規模工業化生產。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除TC17鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TC17鈦合金鑄錠的截面為直徑為640mm 720mm的圓形；步驟二、采用鍛造壓力機將步驟一中去除表面缺陷后的TC17鈦合金鑄錠進行開坯鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到初級鍛坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均為β相變點以上120°C 170°C，所述初級鍛還的截面為邊長為220mm 250mm的正方形；步驟三、采用鍛造壓力機將步驟二中所述初級鍛坯進行第一中間鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到第一中間鍛坯；所述第一中間鍛造采用軸向反復鐓粗和拔長的鍛造方式，共分3 5火次完成，每火次第一中間鍛造的始鍛溫度均為β相變點以上10°C 30°C，所述第一中間鍛坯的截面為邊長為220mm 250mm的正方形；步驟四、采用鍛造壓力機將步驟三中所述第一中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點以下10°C 30°C的條件下進行一火次的第二中間鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到第二中間鍛坯；所述第二中間鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，所述第二中間鍛造的截面為直徑為210_ 240_的圓形；步驟五、將步驟四中所述第二中間鍛坯鋸切下料，然后采用鍛造壓力機將鋸切下料后的第二中間鍛坯進行成形鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到半成品扁方形型材；所述成形鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次成形鍛造的始鍛溫度均為β相變點以下10°c 30°C ;所述半成品扁方形型材的長度為850mm 1600mm，寬度為132mm,厚度為 65mm IOOmm ；步驟六、將步驟五中所述半成品扁方形型材進行退火與矯直相結合的熱處理，得到TC17鈦合金扁方形型材；所述TC17鈦合金扁方形型材的長度為850mm 1600mm，寬度為 132mm,厚度為 65mm 100mm。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟一中所述TC17鈦合金鑄錠由TC17鈦合金自耗電極經3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TC17鈦合金鑄錠中鋁的質量百分含量為4.5% 5.5%，錫的質量百分含量為1.5% 2.5%，鋯的質量百分含量為1.5% 2.5%，鑰的質量百分含量為3.5% 4.5%，鉻的質量百分含量為3.8% 4.2%，氧的質量百分含量為0.08% 0.12%，鐵的質量百分含量為0.15% 0.20%，余量為鈦和不可避免的雜質。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，所述錫以T1-Sn中間合金的形式配入，所述鑰以A1-60MO中間合金的形式配入，所述鉻以Al-Cr中間合金的形式配入。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟二中每火次開坯鍛造的鍛造比均為2.55 2.58，每火次開坯鍛造的終鍛溫度均不低于850°C。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟三中每火次第一中間鍛造的鍛造比均為2.91 4.66，每火次第一中間鍛造的終鍛溫度均不低于800°C。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟四中所述第二中間鍛造的鍛造比為1.38 1.40，所述第二中間鍛造的終鍛溫度不低于800°C。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟五中每火次成形鍛造均分兩道次完成，每道次成形鍛造的鍛造比均為1.36 1.43，每火次成形鍛造的終鍛溫度均不低于800°C。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟二至五中所述鍛造壓力機的額定壓力均為1700噸 2500噸。上述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟六中所述退火與矯直相結合的熱處理采用三階段熱處理制度，其中第一階段熱處理制度為:將所述半成品扁方形型材在溫度為820°C 850°C的退火爐中保溫Ih進行第一退火處理，然后出爐進行第一矯直處理，最后空冷至20°C室溫；第二階段熱處理制度為:將第一階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為780°C 820°C的退火爐中保溫4h進行第二退火處理，然后水冷至20°C室溫；第三階段熱處理制度為:將第二階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為610°C 650°C的退火爐中保溫8h進行第三退火處理，然后出爐進行第二矯直處理，最后空冷至20°C室溫。本發明與現有技術相比具有以下優點:1、本發明首先將TC17鈦合金鑄錠進行開坯鍛造，然后在始鍛溫度為β相變點以上10°C 30°C的條件下采用軸向反復鐓粗和拔長的鍛造變形方式進行第一中間鍛造，且通過控制鍛坯尺寸以及變形量等工藝參數，能夠細化鑄態組織，顯著解決變形組織不均勻、鍛坯易開裂等問題；2、本發明在整體加工過程中，采取鍛造方式而非傳統的軋制方式，不需進行特制模具和孔型的加工，靈活性強，并且在額定壓力為1700噸 2500噸的中小型鍛造壓力機上就可以順利實現本發明TC17鈦合金扁方形型材的高質量生產；3、本發明在成形鍛造過程中，嚴格控制成形鍛造的始鍛溫度在β相變點以下10°C 30°C的溫度范圍內，并且每道次成形鍛造的鍛造比均嚴格控制在1.36 1.43范圍內，能夠有效避免TC17鈦合金中因某些區域Cr、Mo元素富集而使該處材料的相變點偏低，導致型材在熱加工過程中因變形熱效應使該區的實際溫度超過相變點溫度而出現β斑點現象的發生；本發明通過控制α + β兩相區火次鍛造比、始鍛溫度、終鍛溫度等參數，從而使本發明TC17鈦合金扁方形型材的組織形貌和力學性能得到有效控制；4、本發明在TC17鈦合金鑄錠的制備階段嚴格控制Sn、Cr、S1、0、Mo及Fe的含量，其中Mo、Cr元素的添加以Al-60Mo、Al-Cr中間合金的形式配入，可有效地避免在某些區域Mo、Cr元素富集，防止TC17鈦合金扁方形型材在熱處理過程中出現β斑點；此外，低熔點Sn元素也通過中間合金T1-Sn的方式添加，能夠有效防止Sn元素偏析的形成；5、本發明在鍛造過程中，采用將鍛件由方形鍛至圓形，再由圓形鍛至扁方形的變形方法，能夠大大減少變形死區，提高鍛件組織均勻性，有效防止扁方形型材角裂等缺陷產生,能夠顯著提高產品成材率；6、本發明將成品的退火處理與型材矯直相結合進行，使得工藝簡單、便捷，可操作性強,適合工業化大規模生產；7、采取本發明方法制備的TC17鈦合金扁方形型材，在室溫(20°C)條件下的拉伸強度彡1206MPa，屈服強度彡1162MPa，延伸率彡12%，斷面收縮率彡33% ;在高溫(370°C )條件下的拉伸強度> 930MPa ;持久性能合格；熱穩定性能合格；超聲波探傷滿足國家標準GB5193-85 “鈦及鈦合金加工產品超聲波探傷方法”中A級要求。8、本發明技術方案完整，工藝可控性強，產品的批次穩定性高，成材率與傳統制備工藝相比可提高5% 7%。下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。
具體實施例方式實施例1本實施例TC17鈦合金扁方形型材的制備方法包括以下步驟:步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底， 并去除TC17鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TC17鈦合金鑄錠由TC17鈦合金自耗電極經3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TC17鈦合金鑄錠的截面為直徑為640mm的圓形；所述TC17鈦合金鑄錠中鋁的質量百分含量為4.5%,錫的質量百分含量為1.5%,錯的質量百分含量為1.5%,鑰的質量百分含量為3.5%,鉻的質量百分含量為3.8%,氧的質量百分含量為0.08%,鐵的質量百分含量為0.15%,余量為鈦和不可避免的雜質；其中錫以T1-Sn中間合金的形式配入，鑰以A1-60MO中間合金的形式配入，鉻以Al-Cr中間合金的形式配入；步驟二、采用額定壓力為1700噸的鍛造壓力機將步驟一中去除表面缺陷后的TC17鈦合金鑄錠進行開坯鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到初級鍛坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均為β相變點以上120°C，每火次開坯鍛造的鍛造比均為2.58，總鍛造比為6.66 ;每火次開坯鍛造的終鍛溫度均為850°C ;所述初級鍛坯的截面為邊長為220mm的正方形；步驟三、采用額定壓力為1700噸的鍛造壓力機將步驟二中所述初級鍛坯進行第一中間鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到第一中間鍛坯；所述第一中間鍛造采用軸向反復鐓粗和拔長的鍛造方式，共分3火次完成，每火次第一中間鍛造的始鍛溫度均為β相變點以上10°C，其中第一火次第一中間鍛造的鍛造比為2.91，其余火次第一中間鍛造的鍛造比均為4.66，每火次第一中間鍛造的終鍛溫度均為800°C;所述第一中間鍛造的總鍛造比為63.19 ;所述第一中間鍛還的截面為邊長為220mm的正方形；步驟四、采用額定壓力為1700噸的鍛造壓力機將步驟三中所述第一中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點以下10°c的條件下進行一火次的第二中間鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到第二中間鍛坯；所述第二中間鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，所述第二中間鍛造的鍛造比為1.40，所述第二中間鍛造的終鍛溫度為800°C;所述第二中間鍛造的截面為直徑為210mm的圓形；步驟五、將步驟四中所述第二中間鍛坯鋸切下料，然后采用額定壓力為1700噸的鍛造壓力機將鋸切下料后的中間鍛坯進行成形鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到半成品扁方形型材；所述成形鍛造采用軸`向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次成形鍛造的始鍛溫度均為β相變點以下10°c;每火次成形鍛造均分兩道次完成，每道次成形鍛造的鍛造比均為1.42，每火次成形鍛造的鍛造比均為2.02，所述成形鍛造的總鍛造比為4.06 ；每火次成形鍛造的終鍛溫度均為800°C ;所述半成品扁方形型材的長度為850mm，寬度為132mm,厚度為 65mm ；步驟六、將步驟五中所述半成品扁方形型材進行退火與矯直相結合的熱處理，得到TC17鈦合金扁方形型材；所述TC17鈦合金扁方形型材的長度為850mm，寬度為132mm，厚度為65mm ;所述退火與矯直相結合的熱處理采用三階段熱處理制度，其中第一階段熱處理制度為:將所述半成品扁方形型材在溫度為840°C的退火爐中保溫Ih進行第一退火處理，然后出爐進行第一矯直處理，最后空冷至20°C室溫；第二階段熱處理制度為:將第一階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為800°C的退火爐中保溫4h進行第二退火處理，然后水冷至20°C室溫；第三階段熱處理制度為:將第二階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為630°C的退火爐中保溫8h進行第三退火處理，然后出爐進行第二矯直處理，最后空冷至20°C室溫。本實施例制備的TC17鈦合金扁方形型材，在室溫(20°C)條件下的拉伸強度彡1206MPa，屈服強度彡1162MPa，延伸率彡12%，斷面收縮率彡33% ;在高溫(370°C )條件下的拉伸強度> 930MPa ;持久性能合格；熱穩定性能合格；超聲波探傷滿足國家標準GB5193-85 “鈦及鈦合金加工產品超聲波探傷方法”中A級要求；批次穩定性高，成材率高。實施例2本實施例TC17鈦合金扁方形型材的制備方法包括以下步驟:步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除TC17鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TC17鈦合金鑄錠由TC17鈦合金自耗電極經3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TC17鈦合金鑄錠的截面為直徑為680mm的圓形；所述TC17鈦合金鑄錠中鋁的質量百分含量為
5.0%,錫的質量百分含量為2.0%,錯的質量百分含量為2.0%,鑰的質量百分含量為4.0%,鉻的質量百分含量為4.0%,氧的質量百分含量為0.10%,鐵的質量百分含量為0.18%,余量為鈦和不可避免的雜質；其中錫以T1-Sn中間合金的形式配入，鑰以A1-60MO中間合金的形式配入，鉻以Al-Cr中間合金的形式配入；步驟二、采用額定壓力為2000噸的鍛造壓力機將步驟一中去除表面缺陷后的TC17鈦合金鑄錠進行開坯鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到初級鍛坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均為β相變點以上150°C，每火次開坯鍛造的鍛造比均為2.56，所述開坯鍛造的總鍛造比為6.55 ;每火次開坯鍛造的終鍛溫度均為860°C ;所述初級鍛坯的截面為邊長為235mm的正方形；步驟三、采用額定壓力為2000噸的鍛造壓力機將步驟二中所述初級鍛坯進行第一中間鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到第一中間鍛坯；所述第一中間鍛造采用軸向反復鐓粗和拔長的鍛造方式，共分4火次完成，每火次第一中間鍛造的始鍛溫度均為β相變點以上20°C，其中第一火次第一中間鍛造的鍛造比為2.91，其余火次第一中間鍛造的鍛造比均為4.66，每火次第一中間鍛造的終鍛溫度均為810°C，所述第一中間鍛造的總鍛造比為294.48 ;所述第一中間鍛還的截面為邊長為235mm的正方形；步驟四、采用額定壓力為2000噸的鍛造壓力機將步驟三中所述第一中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點以下20°C的條件下進行一火次的第二中間鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到第二中間鍛坯；所述第二中間鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，所述第二中間鍛造的鍛造比為1.39，所述第二中間鍛造的終鍛溫度為810°C;所述第二中間鍛造的截面為直徑為225mm的圓形；步驟五、將步驟四中所述第二中間鍛坯鋸切下料，然后采用額定壓力為2000噸的鍛造壓力機將鋸切下料后的中間鍛坯進行成形鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到半成品扁方形型材；所述成形鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次成形鍛造的始鍛溫度均為β相變點以下20°C;每火次成形鍛造均分兩道次完成，每道次成形鍛造的鍛造比均為1.43，每火次鍛造比為2.05，所述成形鍛造的總鍛造比為4.18 ;每火次成形鍛造的終鍛溫度均為810°C ;所述半成品扁方形型材的長度為1080mm，寬度為132mm，厚度為72mm ；步驟六、將步驟五中所述半成品扁方形型材進行退火與矯直相結合的熱處理，得到TC17鈦合金扁方形型材；所述TC17鈦合金扁方形型材的長度為1080mm，寬度為132mm，厚度為72mm ;所述退火與矯直相結合的熱處理采用三階段熱處理制度，其中第一階段熱處理制度為:將所述半成品扁方形型材在溫度為820°C的退火爐中保溫Ih進行第一退火處理，然后出爐進行第一矯直處理，最后空冷至20°C室溫；第二階段熱處理制度為:將第一階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為780°C的退火爐中保溫4h進行第二退火處理，然后水冷至20°C室溫；第三階段熱處理制度為:將第二階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為610°C的退火爐中保溫8h進行第三退火處理，然后出爐進行第二矯直處理，最后空冷至20°C室溫。本實施例制備的TC17鈦合金扁方形型材，在室溫(20 °C)條件下的拉伸強度彡1206MPa，屈服強度彡1162MPa，延伸率彡12%，斷面收縮率彡33% ;在高溫(370°C )條件下的拉伸強度> 930MPa ;持久性能合格；熱穩定性能合格；超聲波探傷滿足國家標準GB5193-85 “鈦及鈦合金加工產品超聲波探傷方法”中A級要求；批次穩定性高，成材率高。實施例3本實施例TC17鈦合金扁方形型材的制備方法包括以下步驟:·
步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除TC17鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TC17鈦合金鑄錠由TC17鈦合金自耗電極經3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TC17鈦合金鑄錠的截面為直徑為720mm的圓形；所述TC17鈦合金鑄錠中鋁的質量百分含量為
5.5%，錫的質量百分含量為2.5%，鋯的質量百分含量為2.5%，鑰的質量百分含量為4.5%，鉻的質量百分含量為4.2%,氧的質量百分含量為0.12%,鐵的質量百分含量為0.20%,余量為鈦和不可避免的雜質；其中錫以T1-Sn中間合金的形式配入，鑰以A1-60MO中間合金的形式配入，鉻以Al-Cr中間合金的形式配入；步驟二、采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機將步驟一中去除表面缺陷后的TC17鈦合金鑄錠進行開坯鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到初級鍛坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均為β相變點以上170°C，每火次開坯鍛造的鍛造比均為2.55，所述開坯鍛造的總鍛造比為6.50 ;每火次開坯鍛造的終鍛溫度均為870°C ;所述初級鍛坯的截面為邊長為250mm的正方形；步驟三、采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機將步驟二中所述初級鍛坯進行第一中間鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到第一中間鍛坯；所述第一中間鍛造采用軸向反復鐓粗和拔長的鍛造方式，共分5火次完成，每火次第一中間鍛造的始鍛溫度均為β相變點以上30°C，其中第一火次第一中間坯鍛造的鍛造比為2.91，其余火次第一中間鍛造的鍛造比均為4.66，每火次第一中間鍛造的終鍛溫度均為820°C，所述第一中間鍛造的總鍛造比為1372.26 ;所述第一中間鍛坯的截面為邊長為250mm的正方形；步驟四、采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機將步驟三中所述第一中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點以下30°C的條件下進行一火次的第二中間鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到第二中間鍛坯；所述第二中間鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，所述第二中間鍛造的鍛造比為1.38，所述第二中間鍛造的終鍛溫度為820°C;所述第二中間鍛造的截面為直徑為240mm的圓形；步驟五、將步驟四中所述第二中間鍛坯鋸切下料，然后采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機將鋸切下料后的中間鍛坯進行成形鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到半成品扁方形型材；所述成形鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次成形鍛造的始鍛溫度均為β相變點以下30°C;每火次成形鍛造均分2道次完成，每道次成形鍛造的鍛造比均為1.41，每火次成形鍛造的鍛造比均為1.99，所述成形鍛造的總鍛造比為3.98 ；每火次成形鍛造的終鍛溫度均為820°C ;所述半成品扁方形型材的長度為1225mm，寬度為132mm,厚度為 86mm ；
步驟六、將步驟五中所述半成品扁方形型材進行退火與矯直相結合的熱處理，得到TC17鈦合金扁方形型材；所述TC17鈦合金扁方形型材的長度為1225mm，寬度為132mm，厚度為86mm ;所述退火與矯直相結合的熱處理采用三階段熱處理制度，其中第一階段熱處理制度為:將所述半成品扁方形型材在溫度為850°C的退火爐中保溫Ih進行第一退火處理，然后出爐進行第一矯直處理，最后空冷至20°C室溫；第二階段熱處理制度為:將第一階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為820°C的退火爐中保溫4h進行第二退火處理，然后水冷至20°C室溫；第三階段熱處理制度為:將第二階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為650°C的退火爐中保溫8h進行第三退火處理，然后出爐進行第二矯直處理，最后空冷至20°C室溫。本實施例制備的TC17鈦合金扁方形型材，在室溫(20°C)條件下的拉伸強度彡1206MPa，屈服強度彡1162MPa，延伸率彡12%，斷面收縮率彡33% ;在高溫(370°C )條件下的拉伸強度> 930MPa ;持久性能合格；熱穩定性能合格；超聲波探傷滿足國家標準GB5193-85 “鈦及鈦合金加工產品超聲波探傷方法”中A級要求；批次穩定性高，成材率高。實施例4本實施例TC17鈦合金扁方形型材的制備方法包括以下步驟:步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除TC17鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TC17鈦合金鑄錠由TC17鈦合金自耗電極經3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TC17鈦合金鑄錠的截面為直徑為720mm的圓形 ；所述TC17鈦合金鑄錠中鋁的質量百分含量為
5.5%，錫的質量百分含量為2.5%，鋯的質量百分含量為2.5%，鑰的質量百分含量為4.5%，鉻的質量百分含量為4.2%,氧的質量百分含量為0.12%,鐵的質量百分含量為0.20%,余量為鈦和不可避免的雜質；其中錫以T1-Sn中間合金的形式配入，鑰以A1-60MO中間合金的形式配入，鉻以Al-Cr中間合金的形式配入；步驟二、采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機將步驟一中去除表面缺陷后的TC17鈦合金鑄錠進行開坯鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到初級鍛坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均為β相變點以上170°C，每火次開坯鍛造的鍛造比均為2.55，所述開坯鍛造的總鍛造比為6.50 ;每火次開坯鍛造的終鍛溫度均為880°C ;所述初級鍛坯的截面為邊長為250mm的正方形；步驟三、采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機將步驟二中所述初級鍛坯進行第一中間鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到第一中間鍛坯；所述第一中間鍛造采用軸向反復鐓粗和拔長的鍛造方式，共分5火次完成，每火次第一中間鍛造的始鍛溫度均為β相變點以上30°C，其中第一火次第一中間鍛造的鍛造比為2.91，其余火次第一中間鍛造的鍛造比均為4.66，每火次第一中間鍛造的終鍛溫度均為830°C，所述第一中間鍛造的總鍛造比為1372.26 ;所述第一中間鍛坯的截面為邊長為250mm的正方形；步驟四、采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機將步驟三中所述第一中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點以下30°C的條件下進行一火次的第二中間鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到第二中間鍛坯；所述第二中間鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，所述第二中間鍛造的鍛造比為1.38，所述第二中間鍛造的終鍛溫度為830°C;所述第二中間鍛造的截面為直徑為240mm的圓形；步驟五、將步驟四中所述第二中間鍛坯鋸切下料，然后采用額定壓力為2500噸的鍛造壓力機將鋸切下料后的中間鍛坯進行成形鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到半成品扁方形型材；所述成形鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次成形鍛造的始鍛溫度均為β相變點以下30°C;每火次成形鍛造均分2道次完成，每道次成形鍛造的鍛造比均為1.36，每火次成形鍛造的鍛造比均為1.85，所述成形鍛造的總鍛造比為3.42 ；每火次成形鍛造的終鍛溫度均為830°C ;所述半成品扁方形型材的長度為1600_，寬度為132mm，厚度為 IOOmm;步驟六、將步驟五中所述半成品扁方形型材進行退火與矯直相結合的熱處理，得到TC17鈦合金扁方形型材；所述TC17鈦合金扁方形型材的長度為1600mm，寬度為132mm，厚度為IOOmm ;所述退火與矯直相結合的熱處理采用三階段熱處理制度，其中第一階段熱處理制度為:將所述半成品扁方形型材在溫度為830°C的退火爐中保溫Ih進行第一退火處理，然后出爐進行第一矯直處理，最后空冷至20°C室溫；第二階段熱處理制度為:將第一階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為790°C的退火爐中保溫4h進行第二退火處理，然后水冷至20°C室溫；第三階段熱處理制度為:將第二階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為610°C的退火爐中保溫8h進行第三退火處理，然后出爐進行第二矯直處理，最后空冷至20°C室溫。本實施例制備的TC17鈦合金扁方形型材，在室溫(20 °C)條件下的拉伸強度彡1206MPa，屈服強度彡1162MPa，延伸率彡12%，斷面收縮率彡33% ;在高溫(370°C )條件下的拉伸強度> 930MPa ;持久性能合格；熱穩定性能合格；超聲波探傷滿足國家標準GB5193-85 “鈦及鈦合金加工產品超聲波探傷方法”中A級要求；批次穩定性高，成材率高。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制。凡是根據發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范 圍內。
權利要求
1.一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除TC17鈦合金鑄錠的表面缺陷；所述TC17鈦合金鑄錠的截面為直徑為640mm 720mm的圓形； 步驟二、采用鍛造壓力機將步驟一中去除表面缺陷后的TC17鈦合金鑄錠進行開坯鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到初級鍛坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均為β相變點以上120°C 170°C，所述初級鍛還的截面為邊長為220mm 250mm的正方形； 步驟三、采用鍛造壓力機將步驟二中所述初級鍛坯進行第一中間鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到第一中間鍛坯；所述第一中間鍛造采用軸向反復鐓粗和拔長的鍛造方式，共分3 5火次完成，每火次第一中間鍛造的始鍛溫度均為β相變點以上10°C 30°C，所述第一中間鍛還的截面為邊長為220mm 250mm的正方形； 步驟四、采用鍛造壓力機將步驟三中所述第一中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點以下10°C 30°C的條件下進行一火次的第二中間鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到第二中間鍛坯；所述第二中間鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，所述第二中間鍛造的截面為直徑為21 Omm 240mm的圓形； 步驟五、將步驟四中所述第二中間鍛坯鋸切下料，然后采用鍛造壓力機將鋸切下料后的第二中間鍛坯進行成形鍛造，空冷后進行表面修磨處理，得到半成品扁方形型材；所述成形鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分兩火次完成，每火次成形鍛造的始鍛溫度均為β相變點以下10°c 30°C;所述半成品扁方形型材的長度為850mm 1600mm,寬度為132mm,厚度為 65mm 10Omm ； 步驟六、將步驟五中所述半成品扁方形型材進行退火與矯直相結合的熱處理，得到TC17鈦合金扁方形型材；所述TC17鈦合金扁方形型材的長度為850mm 1600mm，寬度為132mm,厚度為 65mm 100mm。
2.根據權利要求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟一中所述TC17鈦合金鑄錠由TC17鈦合金自耗電極經3次真空自耗電弧熔煉得到，所述TC17鈦合金鑄錠中鋁的質量百分含量為4.5% 5.5%，錫的質量百分含量為1.5% 2.5%，錯的質量百分含量為1.5% 2.5%,鑰的質量百分含量為3.5% 4.5%,鉻的質量百分含量為3.8% 4.2%，氧的質量百分含量為0.08% 0.12%，鐵的質量百分含量為0.15% 0.20%，余量為鈦和不可避免的雜質。
3.根據權利要求2所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法,其特征在于,所述錫以T1-Sn中間合金的形式配入，所述鑰以A1-60MO中間合金的形式配入，所述鉻以Al-Cr中間合金的形式配入。
4.根據權利要求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟二中每火次開坯鍛造的鍛造比均為2.55 2.58，每火次開坯鍛造的終鍛溫度均不低于850。。。
5.根據權利要求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟三中每火次第一中間鍛造的鍛造比均為2.91 4.66，每火次第一中間鍛造的終鍛溫度均不低于800°C。
6.根據權利要求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟四中所述第二中間鍛造的鍛造比為1.38 1.40，所述第二中間鍛造的終鍛溫度不低于800。。。
7.根據權利要求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟五中每火次成形鍛造均分兩道次完成，每道次成形鍛造的鍛造比均為1.36 1.43，每火次成形鍛造的終鍛溫度均不低于800°C。
8.根據權利要求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟二至步驟五中所述鍛造壓力機的額定壓力均為1700噸 2500噸。
9.根據權利要 求1所述的一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，其特征在于，步驟六中所述退火與矯直相結合的熱處理采用三階段熱處理制度，其中第一階段熱處理制度為:將所述半成品扁方形型材在溫度為820°C 850°C的退火爐中保溫Ih進行第一退火處理，然后出爐進行第一矯直處理，最后空冷至20°C室溫；第二階段熱處理制度為:將第一階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為780°C 820°C的退火爐中保溫4h進行第二退火處理，然后水冷至20°C室溫；第三階段熱處理制度為:將第二階段熱處理后的半成品扁方形型材在溫度為610°C 650°C的退火爐中保溫8h進行第三退火處理，然后出爐進行第二矯直處理，最后空冷至20°C室溫。
全文摘要
本發明提供了一種TC17鈦合金扁方形型材的制備方法，包括以下步驟一、切除TC17鈦合金鑄錠的冒口和錠底，并去除表面缺陷；二、將TC17鈦合金鑄錠進行開坯鍛造得到初級鍛坯；三、將初級鍛坯進行第一中間鍛造得到第一中間鍛坯；四、將第一中間鍛坯進行第二中間鍛造得到第二中間鍛坯；五、將第二中間鍛坯鋸切下料后進行成形鍛造，得到半成品扁方形型材；六、將半成品扁方形型材進行熱處理，得到長度為850mm～1600mm，寬度為132mm，厚度為65mm～100mm的TC17鈦合金扁方形型材。本發明技術方案完整，工藝可控性強，產品組織形貌均勻，綜合性能優異，批次穩定性高，成材率高，適于大規模工業化生產。
文檔編號B21J5/00GK103143660SQ20131009391
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月22日 優先權日2013年3月22日
發明者吳華, 侯鵬, 李進元, 葉紅川, 李長亮, 楊建朝, 李明利, 呂利強, 楊永福, 舒瀅, 郭征, 楊建 申請人:西部鈦業有限責任公司