【技術領域】
本發明屬于鈦鎳合金加工技術領域，尤其涉及一種等原子比鈦鎳合金大型鑄錠鍛造方法。
背景技術：
鈦鎳基形狀記憶合金是20世紀六十年代興起的一種具有形狀記憶、超彈性和高阻尼三大特性的新型金屬功能材料，同時還具有優良的生物相容性，應用已遍及電子、機械、宇航、能源、家電、醫療衛生及生活日用品等各個領域。
觀察tini合金的二元相圖，ni％由低到高，存在ti2ni、tini、tini3三種特性不同的金屬間化合物。重點分析接近等原子比的tini相，高溫階段為β母相，其結構屬于體心立方(bcc)。當溫度降至1090℃，β相發生了有序化轉變：bcc-b2，b2的晶體結構為cscl結構。tini勻相區呈倒三角型，溫度越低，相區越窄。溫度進一步降低，b2相區越來越窄，低于650℃左右時，只存在于50.0-50.5at.％之間。
等原子比tini合金屬于金屬件化合物，具有較好的熱加工性。但在實際生產過程中，鍛造經常出現開裂的現象，而且裂紋的擴展或延伸非常顯著。分析原因主要包括三方面。第一，隨ni含量逐漸增加，以及凝固的不均勻性，會出現tini合金系中固有的一些第二相顆粒，具有一定的脆性。第二，c、o等雜質元素與ti、ni主元素之間形成的碳化物、氧化物，降低了合金塑性，難以實現較大的變形。第三，tini合金的熱加工對溫度、變形速率等參數要求較高，這些參數匹配不當就會出現變形失穩。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種等原子比鈦鎳合金大型鑄錠鍛造方法，以解決現有技術中鈦鎳鑄錠鍛造中易開裂的問題。
本發明采用以下技術方案，一種等原子比鈦鎳合金大型鑄錠鍛造方法，具體包括以下步驟：
步驟1.、將鈦鎳合金大型鑄錠做均勻化處理，工藝參數為930-980℃，保溫時間10-12h，空冷；
步驟2、將空冷后的鈦鎳合金大型鑄錠進行一火次鍛造，加熱溫度為900-920℃，保溫4-5h，變形φ460→□320，應變速率為(0.05-0.10)s-1，分斷得出一火次后的鍛坯；
步驟3、將步驟2中鍛坯進行二火次鍛造，加熱溫度為880-900℃，保溫3-3.5h，變形□320→□200，應變速率為(0.10-0.25)s-1，分斷后得出二火次后的鍛坯；
步驟4、將步驟3中得到的鍛坯進行三火次鍛造，加熱溫度850-880℃，保溫2-2.5h，變形□200→□110，應變速率為(0.05-0.20)s-1，分斷后得出鈦鎳合金方坯。
進一步地，該鍛造方法選用2000t鍛壓機。
本發明的有益效果是：本發明采用低應變速率，多火次，變形量遞增的方法實現了鈦鎳合金大型鑄錠的鍛造，消除了鍛造中的開裂現象，實現了材料良好的組織與性能。合金的熔煉方法利用真空自耗熔煉的優勢，一方面減少合金中的雜質含量，以及合金主元素與之反應生成的第二相顆粒。另一方面多次重熔得到大型鑄錠。本發明獲得成分均勻、潔凈的500-1000kg鈦鎳鑄錠。而且鑄錠的組織、相均勻性、穩定性對材料的塑變能力影響很大，本發明的熱加工工藝參數，包括溫度范圍與梯度設置，應變速率，變形火次，加工設備等方面，最終實現tini合金大型鑄錠良好的鍛造加工。
【具體實施方式】
下面結合具體實施方式對本發明進行詳細說明。
本發明公開了一種等原子比鈦鎳合金大型鑄錠鍛造方法，即一種低應變速率、多火次、變形量遞增的鍛造方法。在對等原子比tini合金大型鑄錠均勻化處理的基礎上，采用加熱溫度范圍850-920℃，應變速率控制在(0.05-0.25)s-1，經過3-4火次，變形量遞增的方法完成對tini合金大型鑄錠的鍛造。
等原子比tini合金的特點就是第二相顆粒豐富，不易受過快過大的載荷沖擊。因此，鍛造方法的構思必須盡量避免這些不利因素。850-920℃溫度范圍屬于tini合金的勻晶區，可以實現第二相顆粒盡可能多地固溶于tini合金中，使鑄錠具備了良好的塑形變形能力。另外，tini合金適合于大噸位、低應變速率的變形方式，使金屬間化合物的滑移系有序開動，緩慢延伸，不易產生裂紋。多火次與溫度梯度的設置主要是針對鑄錠尺寸較大，需要一個由小到大逐漸增大的變形過程。有利于合金內部組織的逐步細化，力學性能逐漸改善和提高。本發明方法主要是根據tini合金的自身特點，漸進地增大變形量，有序穩步地實現鑄態組織的破碎與細化，最終實現具備良好性能的等軸均勻組織。
本發明等原子比tini合金鑄錠為φ460mm，500-1000kg的大型鑄錠。預先作均勻化處理，工藝參數：930-980℃，保溫時間10-12h，空冷。
鍛造方法：設備選用2000t鍛壓機。
一火次：加熱溫度900-920℃，保溫4-5h。變形φ460→□320(即將截面直徑為460mm的圓形坯料鍛造成截面邊長為320mm的方形坯料，經計算得出變形量約38％)，應變速率控制在(0.05-0.10)s-1。中間可適當回火，鍛后根據物料長度適當分斷。
二火次：加熱溫度880-900℃，保溫3-3.5h。變形□320→□200(即將截面邊長為320mm的方形坯料鍛造成截面邊長為200mm的方形坯料，經計算得出變形量約60％)，應變速率控制在(0.10-0.25)s-1。中間可適當回火，鍛后根據物料長度適當分斷。
三火次：加熱溫度850-880℃，保溫2-2.5h。變形□200→□110(即將截面邊長為200mm的方形坯料鍛造成截面邊長為110mm的方形坯料，經計算得出變形量約70％)，應變速率控制在(0.05-0.20)s-1。中間可適當回火，鍛后根據物料長度適當分斷。
本方法可以實現鎳含量處于49-52at％的鈦鎳二元合金，或者含有fe、v、al、nb、cr等元素的三元或多元合金大型鑄錠的鍛造。
實施例1tini50.8(ti-ni50.8at％)合金的φ460-800kg鑄錠的鍛造方法：預先作均勻化處理，工藝參數：930-980℃，保溫時間10-12h，空冷。鑄錠經過切除冒口，表面扒皮后重量約為660kg，長度約610mm。
鍛造方法：設備選用2000t鍛壓機
一火次：加熱溫度900-920℃，保溫4-5h。變形φ460×610→□320×990(變形量約38％)，應變速率控制在(0.05-0.10)s-1，中間回火一次。
二火次：加熱溫度880-900℃，保溫3-3.5h。變形□320×990→□200×2533(變形量約60％)，應變速率控制在(0.10-0.25)s-1，中間回火一次，三等分。
三火次：加熱溫度850-880℃，保溫2-2.5h。變形□200×844→□110×2790(變形量約70％)，應變速率控制在(0.05-0.20)s-1，中間回火一次，三等分。
鍛后方坯外觀平整，表面光滑，無較大較深的表面裂紋。
實施例2tiniv(ti-ni50.8-v0.5at％)合金的φ460-960kg鑄錠熔煉方法：預先作均勻化處理，工藝參數：930-980℃，保溫時間10-12h，空冷。鑄錠經過切除冒口，表面扒皮后重量約為820kg，長度約760mm。
鍛造方法：設備選用2000t鍛壓機
一火次：加熱溫度900-920℃，保溫4-5h。變形φ460×760→□320×1232(即將截面直徑為460mm、長度760mm的圓形坯料鍛造成截面邊長為320mm、長度1232mm的方形坯料，經計算得出變形量約38％)，應變速率控制在(0.05-0.10)s-1，中間回火一次。
二火次：加熱溫度880-900℃，保溫3-3.5h。變形□320×1232→□200×3154(即將截面邊長為320mm、長度1232mm的方形坯料鍛造成截面邊長為200mm、長度3154mm的方形坯料，經計算得出變形量約60％)，應變速率控制在(0.10-0.25)s-1，中間回火一次，四等分。
三火次：加熱溫度850-880℃，保溫2-2.5h。變形□200×788→□110×2605(即將截面邊長為200mm、長度788mm的方形坯料鍛造成截面邊長為110mm、長度2605mm的方形坯料，經計算得出變形量約70％)，應變速率控制在(0.05-0.20)s-1，中間回火一次，三等分。
鍛后方坯外觀平整，表面光滑，無較大較深的表面裂紋。