一種高均勻Ti?15Mo鈦合金棒坯的制備方法與流程

本發明屬于鈦合金材料加工技術領域，具體涉及一種高均勻ti-15mo鈦合金棒坯的制備方法。

背景技術：

ti-15mo(unsr58150)合金是一種β型合金，美國，日本，德國等國家對該合金都做過不同程度的研究開發，最初的目的是打算作為航空材料使用，但是在實際應用中受到一定的阻力，主要是由于該合金在中溫條件下熱處理比較困難，合金成分、組織均勻性不佳。但ti-15mo合金彈性模量低，強度高，抗疲勞性能佳，抗腐蝕性以及生物相容性優越，因此通常會被加工成棒絲材，線材，用于整形、創傷、脊柱、齒科、心血管等植入體制造。

ti-15mo合金中mo元素含量高，冶金方式和加工工藝對該合金的均勻性會有直接的影響。因此鍛坯的鍛造工藝，能否實現ti-15mo鑄錠成分進一步均勻化，得到破碎的加工態組織，對絲棒材成品的綜合性能至關重要。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種高均勻ti-15mo鈦合金棒坯的制備方法，用以改善ti-15mo鍛坯成分、組織不均勻的狀況，提高ti-15mo絲棒材成品的綜合性能。

本發明所采用的技術方案是，一種高均勻ti-15mo鈦合金棒坯的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，鑄錠開坯：

選擇成分合格的ti-15mo鈦合金鑄錠，加熱保溫，進行2火次開坯鍛造，破碎鑄態粗大晶粒；

步驟2，鍛坯均勻化處理：

將經步驟1開坯的坯料，加熱保溫，進行均勻化處理；

步驟3，鍛坯鍛造：

對經步驟2均勻化處理的坯料，加熱，充分保溫，進行鐓拔鍛造，進一步改善物料組織均勻性；

步驟4，成品鍛造：

對經步驟3鍛造的坯料，加熱，充分保溫，進行直拔、摔圓鍛造，即得到高均勻的ti-15mo鈦合金棒坯。

本發明的特點還在于，

步驟1中開坯鍛造前，將鑄錠加熱至相變點以上400℃～430℃，保溫時間不少于10h，進行均勻化處理。

步驟1中第一火次鍛造具體為：將鑄錠在相變點以上400℃～430℃加熱，保溫，進行1鐓2拔鍛造，鍛比為1.8～2.0。

步驟1中第二火次鍛造具體為：將鑄錠在相變點以上100℃～120℃加熱，保溫，進行2鐓2拔鍛造，鍛比為1.6～1.8。

步驟2中具體為：將坯料在相變點以上400℃～430℃加熱，保溫時間不少于10h，進行1火次2鐓2拔鍛造，鍛比為1.6～1.8。

步驟3中加熱溫度為相變點以上50℃～80℃。

步驟3中鐓拔鍛造鍛比為1.6～1.8。

步驟4中加熱溫度為相變點以上20℃～40℃。

步驟4中直拔、摔圓鍛造，單火次變形量為40％～65％。

本發明的有益效果是，一種高均勻ti-15mo鈦合金棒坯的制備方法，通過高溫均勻化和鍛造變形的結合，來提高ti-15mo鍛坯微觀成分和組織的均勻性。首先對ti-15mo鈦合金鑄錠高溫長時間保溫處理，可以改善鑄錠成分微觀均勻性，隨后降低加熱溫度鐓拔鍛造，可以使粗大鑄態晶粒得到充分破碎。再次高溫長時間加熱，前兩火次儲存的畸變能可為均勻化提供必要的動力，進一步實現了組織和微觀成分的均勻化。最后梯度降溫對鍛坯鍛造，既可有效降低物料變形抗力，減少開裂，又可改善棒坯組織均勻性。

附圖說明

圖1是本發明制備高均勻的ti-15mo鈦合金棒坯工藝流程圖；

圖2是本發明得到的φ85mmti-15mo鈦合金棒材的橫向組織低倍圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明一種高均勻ti-15mo鈦合金棒坯的制備方法，工藝流程如圖1所示，具體包括以下步驟：

步驟1，鑄錠開坯：

選擇成分合格、無宏觀偏析的ti-15mo鈦合金鑄錠，在大氣氣氛下，采用電阻爐加熱，進行2火次開坯鍛造。第一火，鑄錠加熱溫度為相變點以上400℃～430℃，保溫時間不少于10h，對鑄錠進行均勻化處理，然后利用余熱對其進行1鐓2拔鍛造，控制鍛比為1.8～2.0，鍛后空冷至室溫；第二火，加熱溫度為相變點以上100℃～120℃，充分保溫，2鐓2拔，控制鍛比為1.6～1.8，破碎粗大鑄態晶粒，鍛后空冷至室溫，完成鑄錠開坯；

步驟2，鍛坯高溫均勻化：

將經步驟1開坯的坯料，在大氣氣氛下，采用電阻爐，在相變點以上400℃～430℃，長時間保溫(保溫時間不少于10h)，經1火次2鐓2拔，控制鍛比為1.6～1.8，鍛后空冷至室溫，即完成對坯料的均勻化處理。

步驟3，鍛坯鍛造：

將經步驟2均勻化處理的坯料，在大氣氣氛下，采用電阻爐加熱，加熱溫度為相變點以上50℃～80℃，充分保溫，經1火次鐓拔，控制鍛比為1.6～1.8，改善物料組織均勻性，鍛后空冷至室溫；再次采用電阻爐，在相變點以上20℃～40℃對坯料進行加熱，充分保溫，經2火次直拔、摔圓，單火次變形量為40％～65％，加工成組織均勻的φ85mm～φ95mm鍛坯，空冷至室溫，即得到高均勻的ti-15mo鈦合金棒坯。

本發明一種高均勻ti-15mo鈦合金棒坯的制備方法，通過高溫均勻化和鍛造變形的結合，來提高ti-15mo鍛坯微觀成分和組織的均勻性。鑄錠高溫長時間保溫處理，通過擴散等作用，可以改善鑄錠成分微觀均勻性，隨后降低加熱溫度鐓拔鍛造，可以使粗大鑄態晶粒得到充分破碎。再次高溫長時間加熱，前兩火次儲存的畸變能可為均勻化提供必要的動力，進一步實現了組織和微觀成分的均勻化。最后梯度降溫對鍛坯鍛造，既可有效降低物料變形抗力，減少開裂，又可改善棒坯組織均勻性。

圖2是采用本發明方法制備得到的φ85mmti-15mo鈦合金棒坯的橫向組織低倍圖，從圖中可以看出棒材的橫向組織均勻。本發明中所采用的高溫長時間保溫處理，可以有效改善高合金含量ti-15mo合金鑄錠的成分微觀均勻性；鐓拔加工與高低溫配合，可以有效改善棒坯組織均勻性。

實施例1

選擇成分合格、無宏觀偏析的ti-15mo鈦合金鑄錠，實測相變點為750℃，在大氣氣氛下加工。第一火，在1150℃下保溫12h后，1鐓2拔，鍛比為2.0，空冷至室溫，修傷；第二火，在850℃下充分保溫，2鐓2拔，鍛比1.8，鑄態粗大晶粒破碎，完成鑄錠開坯；第三火，在1180℃下保溫10h，2鐓2拔，鍛比1.8，對鍛坯進行均勻化處理。第四火，在800℃下充分保溫，經1火次鐓拔，鍛比為1.8，改善物料組織均勻性，空冷至室溫，修傷。第五火，在780℃下加熱，進行一次拔長，變形量控制為40％。第六火，在770℃下加熱，充分保溫后直拔摔圓，變形量控制為60％。加工成組織均勻的φ95mm鍛坯，空冷至室溫，修傷，即得到高均勻的ti-15mo鈦合金棒坯。

實施例2

選擇成分合格、無宏觀偏析的ti-15mo鈦合金鑄錠，實測相變點為755℃，在大氣氣氛下加工。第一火，在1170℃下保溫15h后，1鐓2拔，鍛比為1.9，空冷至室溫，修傷；第二火，在860℃下充分保溫，2鐓2拔，鍛比為1.6，鑄態粗大晶粒破碎，完成鑄錠開坯；第三火，在1160℃下保溫13h后，1火次2鐓2拔，鍛比為1.6，對鍛坯進行均勻化處理。第四火，在820℃下充分保溫，經1火次鐓拔，鍛比為1.6，改善物料組織均勻性，空冷至室溫，修傷；第五火，在790℃下加熱，進行一次拔長，變形量控制為65％。第六火，在780℃下加熱，充分保溫后直拔摔圓，變形量控制為40％，加工成組織均勻的φ85mm鍛坯，空冷至室溫，修傷，即得到高均勻的ti-15mo鈦合金棒坯。

實施例3

選擇成分合格、無宏觀偏析的ti-15mo鈦合金鑄錠，實測相變點為760℃，在大氣氣氛下加工。第一火，在1190℃下保溫10h后，1鐓2拔，鍛比為1.8，空冷至室溫，修傷；第二火，在880℃下充分保溫，2鐓2拔，鍛比為1.7，鑄態粗大晶粒破碎，完成鑄錠開坯；第三火，在1160℃下保溫14h，2鐓2拔，鍛比為1.7，對鍛坯進行均勻化處理。第四火，在840℃下充分保溫，經1火次鐓拔，鍛比為1.7，改善物料組織均勻性，空冷至室溫，修傷；第五火，在800℃下加熱，進行一次拔長，變形量控制為50％。第六火，在790℃下加熱，充分保溫后直拔摔圓，變形量控制為54％，加工成組織均勻的φ95mm鍛坯，空冷至室溫，修傷，即得到高均勻的ti-15mo鈦合金棒坯。