一种tc4-dt钛合金大尺寸锻坯的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种TC4-DT钛合金大尺寸锻坯的 制备方法。
【背景技术】
[0002] TC4-DT钛合金是一种中等强度高韧性损伤容限型钛合金，具有密度小、强度高、 耐高温、耐腐蚀性好等优点，在航空航天领域中获得了广泛的应用。美国在80年代以后设 计的各种先进军用战斗机和轰炸机中，钛合金用量已经达到20%以上。如第三代战斗机 F-15钛合金用量占27 %，而第4代战斗机F-22钛合金用量占41 %。随着钛合金加工技术 的发展，投影面积超过2平米的大型整体框锻件越来越常见，使得钛合金锻坯的尺寸越来 越大，尤其是飞机大型结构件中用量最大的TC4-DT钛合金，其锻坯规格逐步增大到（70~ 260)*(800~2200)*(2000~4000)mm。采用大尺寸钛合金锻坯制备的大型整体框对飞机 减重和简化装配程序以及提高零件寿命等方面具有不可替代的优势。然而，现有方法制备 的大尺寸钛合金锻坯组织均匀性差，无法满足相应的标准要求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种TC4-DT钛合金大尺寸锻坯的制备方法，解决了现有方 法制备的大尺寸TC4-DT钛合金锻坯组织均匀性差，无法满足相应的标准要求的问题。
[0004] 本发明所采用的技术方案是：一种TC4-DT钛合金大尺寸锻坯的制备方法，将坯料 分别在相变点Te以上、Te以下、Te以上、Te以下进行墩拔锻造，最后成型锻造直拔为成品 锻坯。
[0005] 具体包括以下步骤：
[0006] 步骤1 :将坯料加热至相变点Tp以上50°C~Tp以上200°C墩拔锻造2~4火次， 每火次的变形量控制在40%~80%，每道次的变形量不小于25% ;
[0007] 步骤2 :在相变点Tp以下20°C~Te以下50°C墩拔锻造1~2火次，每火次的变 形量在30%~55%，每道次的变形量不小于15% ;
[0008] 步骤3 :在相变点Tp以上20°C~Tp以上50°C墩拔锻造1火次，总变形量控制在 30%~60%，每道次的变形量不小于25% ;
[0009] 步骤4 :在相变点Tp以下30°C~Te以下50°C墩拔锻造2~5火次，每火次的变 形量在30%~55%，每道次的变形量不小于15% ;
[0010] 步骤5 :加热至930°C~970°C进行多火次成型锻造，每火次的变形量在25 %~ 40 %，每道次的变形量不小于15 %，变形方式为直拔，锻后空冷得到成品锻坯。
[0011] 本发明的特点还在于，
[0012] 步骤1的坯料是采用钛合金铸锭在1140°C~1200°C加热保温3. 5~4. 5小时，对 铸锭进行两镦两拔，每火次变形量控制在40%~80 %，每道次的变形量不小于25 %，锻后 水冷得到的。
[0013] 钛合金铸锭的直径为①720mm~①920mm。
[0014] 步骤1加热的保温时间为5~11小时；步骤2加热的保温时间为5~10小时；步 骤3加热的保温时间为3~10小时；步骤4加热的保温时间为5~10小时；步骤5加热的 保温时间为2~4小时。
[0015] 步骤5得到的成品锻坯的尺寸为（70~260) *(800~2200) *(2000~4000)mm。
[0016] 本发明的有益效果是：本发明一种TC4-DT钛合金大尺寸锻坯的制备方法，通过 在对锻造火次的合理配置、变形方式和变形速率的优化、锻造时的压下量和送进量的合理 设置，解决了现有方法制备的大尺寸TC4-DT钛合金锻坯组织均匀性差，无法满足相应的标 准要求的问题，有效的提高了锻坯的组织均匀性，使（70~260)*(800~2200)*(2000~ 4000)mm的锻坯规格探伤水平达到巾1. 2-9dB以上，低倍组织均匀，同时减小了锻坯的各相 异性，普通退火的大规格锻坯性能均能满足相应的标准要求，适用于生产组织和性能均匀 的大规格TC4-DT钛合金锻坯。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明实施例1制备的TC4-DT钛合金锻坯的抗拉强度和屈服强度测试结 果；
[0018] 图2是本发明实施例1制备的TC4-DT钛合金锻坯的延伸率和断面收缩率测试结 果；
[0019] 图3是本发明实施例1制备的TC4-DT钛合金锻坯的显微组织图；
[0020] 图4是本发明实施例2制备的TC4-DT钛合金锻坯的显微组织图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0022] 本发明一种TC4-DT钛合金大尺寸锻坯的制备方法，具体包括以下步骤：
[0023] 步骤1:将坯料加热至相变点Tp以上50 °C~Te以上200 °C保温5~11小时，进 行2~4火次墩拔锻造，每火次的变形量控制在40%~80%，每道次的变形量不小于25%;
[0024] 其中，坯料是采用直径为①720mm~①920mm的钛合金铸锭在1140°C~1200°C加 热保温3. 5~4. 5小时，对铸锭进行两镦两拔，每火次变形量控制在40 %~80 %，每道次的 变形量不小于25%，锻后水冷得到的；
[0025] 步骤2:在相变点Tp以下20°C~Tp以下50°C保温5~10小时，进行1~2火次 墩拔锻造，每火次的变形量在30%~55%，每道次的变形量不小于15%;
[0026] 步骤3:在相变点Tp以上20°C~Tp以上50°C保温3~10小时，进行1火次墩拔 锻造，总变形量控制在30%~60%，每道次的变形量不小于25%;
[0027] 步骤4 :在相变点Tp以下30°C~Tp以下50°C保温5~10小时，进行2~5火次 墩拔锻造，每火次的变形量在30%~55%，每道次的变形量不小于15% ;
[0028] 步骤5:加热至930°C~970°C保温2~4小时，进行2~7火次成型锻造，每火次 的变形量在25 %~40%，每道次的变形量不小于15 %，变形方式为直拔，锻后空冷得到尺 寸为（70 ~260) *(800 ~2200) *(2000 ~4000)mm的成品锻坯。
[0029]本发明的技术思想在于：通过"高低高低"的锻造方式、相变点以上换向锻造细化 0晶粒、相变点以下换向锻造细化和均匀化a晶粒，在通过相变点以上使0晶粒获得均 匀理想的初始状态，为后续相变点以下，晶粒的细化提供理想的平台。同时在成型火次小变 形量的多道次快速变形，防止锻坯变形不均匀，阻止表面裂纹的产生，避免产生心部过烧现 象，同时防止心部产生过多的累计变形，影响物料的低倍组织状态，尤其是锻坯的0热处 理后的低倍组织均匀性。
[0030] 本发明的有益效果是：通过在对相变点以上和相变点以下火次的合理搭配、变 形方式和变形速率的优化、及锻造时的压下量和送进量的合理配置，有效的提高了锻坯的 组织均匀性，使（70~260)*(800~2200)*(2000~4000)mm的锻坯规格探伤水平达到 (M.2-9dB以上，锻坯的0热处理检查（(Tp-30°C)/60'随炉升到（Tp+15°C)/35'空冷）， 低倍组织均匀，同时减小了锻坯的各相异性，成功突破了TC4-DT钛合金锻坯的各项性能要 求及空烧组织均匀性要求。
[0031] 实施例1
[0032] 步骤1:采用直径为①920mm的钛合金铸锭在1140°C加热保温4. 5小时，对铸锭进 行两镦两拔，每火次变形量控制在40 %~55%，每道次的变形量不小于25%，锻后水冷得 到坯料，