一种钛材料的锻造方法与流程

    技术2025-08-09  7

    本发明属于钛材料锻造领域,具体涉及一种钛材料的锻造方法。


    背景技术:

    1、锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法,锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。

    2、通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,优化微观组织结构,同时由于保存了完整的金属流线,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。

    3、钛及钛合金因其优异的综合力学性能,在航空、航天、船舶、石油、化工、兵器、电子等行业受到广泛的应用,锻造是钛合金零件生产的重要途径之一,通过锻造方法不仅可以获得合适的锻件形状,更重要可以提高合金的机械性能。锻造过程中,变形量的大小、合适的锻造温度和锻造方式是控制锻件质量的关键因素,采用大的变形量,合适的锻造温度和锻造方式,能够减少锻造火次数,提高锻件机械性能,满足使用要求,有效降低成本。

    4、钛及钛合金具有熔点高、密度小及强度高等主要特点,被广泛应用于航空发动机结构中,如用于制造压气机盘、叶片等承受大压力的旋转件。自由锻是锻制钛及钛合金棒材、饼材及环材等的主要加工方法之一,换向镦拔作为自由锻的一道工序在自由锻造加工过程中使用广泛,在大规格棒材加工生产过程中它是必须采用的一道关键工序。钛及钛合金的线膨胀系数小、抗拉强度高、金属流动性差,所以对于大规格坏料若在加工过程中采用直墩直拔,会造成金属变形不均匀、强度低、塑性差,而采用换向镦拔,在锻造过程中能使得整个坏料截面获得非常均匀的组织,从而提高产品的综合性能。

    5、与直镦直拔相比,经换向镦拔后材料变形均匀,变形死区少;低倍组织中无大的片状组织,显微组织等轴化程度好,初生的a相均匀分布在转基体上。经换向镦拔后的成品棒材的综合力学性能相对于直镦直拔明显提高,坯料变形均匀,晶粒细化,强度提高。

    6、钛及钛合金的自由锻分为以下四个工序:

    7、1、材料准备:钛及钛合金自从熔炼完成需要将毛坯钛锭车光成成品钛锭,并切除冒口端。

    8、2、加热:将钛合金坯料加热至适宜温度,一般为β相区温度(850℃~950℃),以使其达到塑性变形的状态。钛材料对温度很敏感。

    9、根据生产经验:一般3吨,tc4钛锭,加热到规定温度需要5.5小时。分为:升温、到温、保温、出炉四小段,需要做详细的记录《锻造温度记录表》包含温度升温曲线图。

    10、3、锻造:将加热好的钛合金坯料放入锻机上进行锻造。控制温度,变形量(30%~50%),不要一锤子把料锤扁。先拔长,再墩回去,三墩三拔,打碎金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷。

    11、4、冷却:在锻造结束后,将过热的钛合金坯料空冷到室温,以增加其强度和韧性。还有其他的冷却方式:水冷,空冷,油冷,随炉冷却。


    技术实现思路

    1、为了解决目前存在的技术问题,加强钛合金的使用性能,本申请提供如下技术方案:

    2、本发明提供一种钛材料的锻造方法,采用5火次进行锻造,每火次选用三墩三拔工艺进行;所述锻造方法包括如下步骤:

    3、s1:将加工材于1148-1152℃开坯加热后采用35-40%大变形进行换向镦拔;所述加工材为钛或钛合金;

    4、s2:将步骤s1中换向镦拔后的加工材于1048-1052℃二火加热后采用35-40%大变形进行换向镦拔;

    5、s3:将步骤s2中换向镦拔后的加工材于978-982℃三火加热后采用32-35%换向镦拔变形;

    6、s4:将步骤s3中换向镦拔后的加工材于948-952℃四火加热后采用32-35%换向镦拔变形;

    7、s5:将步骤s4中换向镦拔后的加工材于928-932℃五火加热后采用32-35%常规变形,整形滚圆;

    8、s6:将步骤s5中整形滚圆后的加工材进行退火,完成所述钛材料的锻造方法。

    9、优选的,所述开坯加热的温度为1150℃。

    10、优选的,所述二火加热的温度为1050℃。

    11、优选的,所述三火加热的温度为980℃。

    12、优选的,所述四火加热的温度为950℃。

    13、优选的,所述五火加热的温度为930℃。

    14、优选的,所述加工材为tc4钛合金材料。

    15、优选的,所述退火的温度为728-732℃。

    16、具体的,所述退火的温度为730℃。

    17、本发明还提供一种上述制备方法制备得到的钛材料。

    18、优选的,所述钛材料为棒材,所述棒材的直径为400mm。

    19、本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点:

    20、本发明针对钛及钛合金加工大棒材产品,成功减少锻造火次数,提高了锻造产品的机械性能。

    21、以上的tc4钛及钛合金大棒材,采用此技术方案,性能符合gb/t 2965-2007;



    技术特征:

    1.一种钛材料的锻造方法,其特征在于,采用5火次进行锻造,每火次选用三墩三拔工艺进行;所述锻造方法包括如下步骤:

    2.如权利要求1所述钛材料的锻造方法,其特征在于,所述开坯加热的温度为1150℃。

    3.如权利要求1所述钛材料的锻造方法,其特征在于,所述二火加热的温度为1050℃。

    4.如权利要求1所述钛材料的锻造方法,其特征在于,所述三火加热的温度为980℃。

    5.如权利要求1所述钛材料的锻造方法,其特征在于,所述四火加热的温度为950℃。

    6.如权利要求1所述钛材料的锻造方法,其特征在于,所述五火加热的温度为930℃。

    7.如权利要求1所述钛材料的锻造方法,其特征在于,所述加工材为tc4钛合金材料。

    8.如权利要求1所述钛材料的锻造方法,其特征在于,所述退火的温度为728-732℃。

    9.一种权利要求1-8中任一项所述制备方法制备得到的钛材料。

    10.如权利要求9所述的钛材料,其特征在于,所述钛材料为棒材,所述棒材的直径为400mm。


    技术总结
    本发明属于钛材料锻造领域,具体涉及一种钛材料的锻造方法。采用5火次进行锻造,每火次选用三墩三拔工艺进行;该锻造方法将钛及钛合金于1148‑1152℃开坯加热后采用40%大变形进行换向镦拔;于1048‑1052℃二火加热后采用40%大变形进行换向镦拔;于978‑982℃三火加热后采用35%换向镦拔变形;于948‑952℃四火加热后采用35%换向镦拔变形;于928‑932℃五火加热后采用35%常规变形,整形滚圆;退火,完成所述钛材料的锻造方法。本发明针对钛及钛合金加工大棒材产品,成功减少锻造火次数,提高了锻造产品的机械性能。

    技术研发人员:权强强,王朝,姬会爽,刘向斌,潘峰,任意
    受保护的技术使用者:江苏宇钛新材料有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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