开云优惠体育网页版入口

专利名称：一种高性能难变形钛合金的锻造方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411067450.2

专利申请（专利权）人：山东昱锟高合新材料有限公司
权利人地址：山东省淄博市高新区尊贤路5000号

专利发明（设计）人：王绍灼,李燕,樊海卫,王芬,孟晗,杜吉杰

专利摘要：本发明公开了一种高性能难变形钛合金的锻造方法，包括以下步骤：S1、钛合金材料的预处理；首先选取合适化学成分的钛合金材料后根据需求进行切割合适的大。俣灾П砻嬖辔、油污进行清理洁净后预热并涂布防氧化涂层，S2、对预处理后的钛合金材料加热；采用加热设备对切割后的铸锭进行加热，且铸锭的加热机后续的加热均采用分段加热方式。该高性能难变形钛合金的锻造方法，通过在加热前涂布防氧化涂层，能够避免在加热过程中钛合金出现严重氧化情况，以提高成本的锻造质量，并利用三段式加热方式，保证钛合金坯料的加热均匀性，避免在锻造过程中钛合金坯料出现裂纹等情况，合理控制不同阶段的锻造比，提高整体的锻造质量。

主权利要求：
1.一种高性能难变形钛合金的锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、钛合金材料的预处理；首先选取合适化学成分的钛合金材料后根据需求进行切割合适的大。俣灾П砻嬖辔、油污进行清理洁净后预热并涂布防氧化涂层；
S2、对预处理后的钛合金材料加热；采用加热设备对切割后的铸锭进行加热，且铸锭的加热机后续的加热均采用分段加热方式，所述S2中加热采用三段式加热，首先加热设备加热至800?850℃，将铸锭放置于加热设备内部进行预热，预热时间1.5—2.5小时，再进行升温加热，加热时间2.5—3.5小时，加热温度为β相变点以上200℃～300℃，加热完成后保温
2—3.5小时；
S3、钛合金铸锭的开胚锻造；对铸锭加热后采用快锻机进行开胚锻造处理，开胚锻造对于钛合金铸锭的锻造比控制在1.25?1.83，锻造完成后进行水冷，所述S3中开胚锻造行程压下量控制在70—90mm，且当温度低于β相变点以上150℃时逐渐减低行程下压量为40—
60mm，终止锻温度为≥850℃；
S4、中间锻造；对上一步骤所得到的坯料进一步预热和保温3—4.5小时后，采用快锻机进行二次锻造，送进量Lo控制在0.7B?0.8B，共进行2?3火次锻造，且最后一火将坯料进行倒棱；
S5、成品锻造；对上步骤所得到的坯料进行摔圆处理，并利用余温对摔圆所得到的棒材进行矫直；
所述S4对S3所锻造坯料进一步加热，加热同上采用三段式加热方式，加热温度为β相变点以上100℃～150℃，每火中断温度为低于β相变点以下100?150℃，每火锻造比控制在3?6之间，所述S4中最后火坯料倒棱为八方或十二方中一种；
所述S4中送进量Lo为B（锤头宽度）×（0.7?0.8），且锻造下压力量≤3/5Lo。
2.根据权利要求1所述的一种高性能难变形钛合金的锻造方法，其特征在于，所述S1中钛合金铸锭的切割采用激光切割机，所述防氧化涂层主要成分为由30％～60％Si3N4和
45％～75％SiC，以及10％～25％Fe构成，其余为Al2O3、SiO2、MgO、Cr2O3中的一种或多种组合。
3.根据权利要求2所述的一种高性能难变形钛合金的锻造方法，其特征在于，所述S1中防氧化涂层的喷涂方式为粉体静电方式喷涂，喷涂温度为300?800℃。
4.根据权利要求1所述的一种高性能难变形钛合金的锻造方法，其特征在于，所述加热设备采用天然气炉或电阻炉中的一种，且加热时铸锭与热源距离大于280mm，避免局部过热导致加热不均匀。
5.根据权利要求1所述的一种高性能难变形钛合金的锻造方法，其特征在于，所述S5中对上一步骤中坯料加热至β相变点以下50?100℃，利用快锻机上同时采用平砧和V型砧进行摔圆锻造，摔圆完成后利用余温进行矫直，矫直温度不低于β相变点以下150?200℃，矫直完成后钛合金棒材的弯曲度不大于4mm/m。 说明书 : 一种高性能难变形钛合金的锻造方法技术领域[0001] 本发明涉及钛合金锻造技术领域，具体为一种高性能难变形钛合金的锻造方法。背景技术[0002] 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、形状和尺寸的锻件的加工方法；[0003] 钛合金是以钛元素为基础加入其他元素组成的合金，钛有两种同质异晶体：钛是同素异构体，熔点为1668℃，利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及组分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金；钛合金具备耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性好等特点，但因钛合金的特殊属性，使其在锻造工艺也相对复杂繁琐。[0004] 现有专利申请号为CN202110234220.0的一种钛合金棒材的锻造方法，这种方法包括以下步骤：下料：选取符合标准的钛合金锭，按工艺尺寸下料至烤炉，下料后清除端面毛刺；锻打加热：清理烤炉炉膛灰渣，将下料至烤炉的钛合金锭放置在有效加热区开始加热，温度加热至960±10℃，加热时长不超过90min，将加热后的钛合金锭放入温装炉，保温30至40min后开始锻打；[0005] 现有专利公开号为CN201510351434.0的一种钛合金锻造工艺，包括以下步骤：步骤一：钛合金表面处理，在110℃预热15分钟，在钛合金表面涂刷防护剂；步骤二：将钛合金坯料装炉加热，温度1000℃，保温0.5小时，再将炉温升至1200℃，保温2小时；步骤三：将坯料锻造成型；步骤四：将坯料自然冷却后进行表面防护剂去除；步骤五：对钛合金工件进行检查；[0006] 但现有的钛合金的锻造方法在实际使用中还存在一些问题；[0007] 1、现有的钛合金的锻造方法传统的工艺往往会造成钛合金塑性加工过程中形成织构，进而导致棒材或者最终零部件存在组织和性能不均匀的问题，无法获取较高的强度，影响最终的质量；[0008] 2、现有的锻造工艺在对钛合金铸锭加热过程中铸锭易产生氧化的情况，现有的抗氧化方式效果不理想，同时现有的加热方式易造成受热不均匀，在锻造的过程中容易造成钛合金坯料产生裂纹的情况影响整体工件的成本品质。[0009] 因此，需要一种高性能难变形钛合金的锻造方法，以解决上述问题。发明内容[0010] 本发明的目的在于提供一种高性能难变形钛合金的锻造方法，以解决上述背景技术中提出的现有的现有的钛合金锻造工艺易造成最终成品强度低，且力学性能不理想，同时无法避免在锻造加热过程中钛合金坯料所产生氧化情况以及锻造过程中出现裂纹的问题。[0011] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高性能难变形钛合金的锻造方法，包括以下步骤：[0012] S1、钛合金材料的预处理；首先选取合适化学成分的钛合金材料后根据需求进行切割合适的大。俣灾П砻嬖辔、油污进行清理洁净后预热并涂布防氧化涂层；[0013] S2、对预处理后的钛合金材料加热；采用加热设备对切割后的铸锭进行加热，且铸锭的加热机后续的加热均采用分段加热方式；[0014] S3、钛合金铸锭的开胚锻造；对铸锭加热后采用快锻机进行开胚锻造处理，开胚锻造对于钛合金铸锭的锻造比控制在1.25?1.83，锻造完成后进行水冷；[0015] S4、中间锻造；对上一步骤所得到的坯料进一步预热和保温3—4.5小时后，采用快锻机进行二次锻造，送进量Lo控制在0.7B?0.8B，共进行2?3火次锻造，且最后一火将坯料进行倒棱；[0016] S5、成品锻造；对上步骤所得到的坯料进行摔圆处理，并利用余温对摔圆所得到的棒材进行矫直。[0017] 优选的，所述S1中钛合金铸锭的切割采用激光切割机，所述防氧化涂层主要成分为由30％～60％Si3N4和45％～75％SiC，以及10％～25％Fe构成，其余为Al2O3、SiO2、MgO、Cr2O3中的一种或多种组合。[0018] 优选的，所述S1中防氧化涂层的喷涂方式为粉体静电方式喷涂，喷涂温度为300?800℃。[0019] 优选的，所述S2中加热采用三段式加热，首先加热设备加热至800?850℃，将铸锭放置于加热设备内部进行预热，预热时间1.5—2.5小时，再进行升温加热，加热时间2.5—3.5小时，加热温度为β相变点以上200℃～300℃，加热完成后保温2—3.5小时。[0020] 优选的，所述加热设备采用天然气炉或电阻炉中的一种，且加热时铸锭与热源距离大于280mm，避免局部过热导致加热不均匀。[0021] 优选的，所述S3中开胚锻造行程压下量控制在70—90mm，且当温度低于β相变点以上150℃时逐渐减低行程下压量为40—60mm，终止锻温度为≥850℃。[0022] 优选的，所述S4对S3所锻造坯料进一步加热，加热同上采用三段式加热方式，加热温度为β相变点以上100℃～150℃，每火中断温度为低于β相变点以下100?150℃，每火锻造比控制在3?6之间，所述S4中最后火坯料倒棱为八方或十二方中一种。[0023] 优选的，所述S4中送进量Lo为B（锤头宽度）×（0.7?0.8），且锻造下压力量≤3/5Lo。[0024] 优选的，所述S5中对上一步骤中坯料加热至β相变点以下50?100℃，利用快锻机上同时采用平砧和V型砧进行摔圆锻造，摔圆完成后利用余温进行矫直，矫直温度不低于β相变点以下150?200℃，矫直完成后钛合金棒材的弯曲度不大于4mm/m。[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：该高性能难变形钛合金的锻造方法；[0026] 1.通过在加热前涂布防氧化涂层，能够避免在加热过程中钛合金出现严重氧化情况，以提高成本的锻造质量，并利用三段式加热方式，保证钛合金坯料的加热均匀性，避免在锻造过程中钛合金坯料出现裂纹等情况，合理控制不同阶段的锻造比，提高整体的锻造质量；[0027] 2.通过合理控制锻造的初始温度以及终锻温度，增加β相区锻造变形量，提高锻比，合理控制不同锻造阶段的进料量以及锻压的下压力，实现充分破碎钛合金开坯物料边缘和中部大尺寸铸态晶粒，减小钛合金开坯物料的心部晶粒尺寸，提高整体组织和性能的均匀性，提高了最终钛合金棒材的整体强度和组织性能。附图说明[0028] 图1为本发明钛合金锻造的工艺流程图；[0029] 图2为本发明三段式加热曲线示意图。具体实施方式[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0031] 实施例1[0032] 本发明技术方案：一种高性能难变形钛合金的锻造方法，包括以下步骤：[0033] S1、钛合金材料的预处理；首先选取合适化学成分的钛合金材料后根据需求进行切割合适的大。俣灾П砻嬖辔、油污进行清理洁净后预热并涂布防氧化涂层；[0034] S1中钛合金铸锭的切割采用激光切割机，防氧化涂层主要成分为由30％Si3N4和45％SiC，以及15％Fe构成，其余为10%的SiO2和Cr2O3组合；[0035] S1中防氧化涂层的喷涂方式为粉体静电方式喷涂，喷涂温度为300?800℃[0036] S2、对预处理后的钛合金材料加热；采用加热设备对切割后的铸锭进行加热，且铸锭的加热机后续的加热均采用分段加热方式；[0037] S2中加热采用三段式加热，首先加热设备加热至800℃，将铸锭放置于加热设备内部进行预热，预热时间2.5小时，再进行升温加热，加热时间2.5小时，加热温度为β相变点以上250℃，加热完成后保温2.5小时；[0038] 加热设备采用天然气炉或电阻炉中的一种，且加热时铸锭与热源距离大于280mm，避免局部过热导致加热不均匀[0039] S3、钛合金铸锭的开胚锻造；对铸锭加热后采用快锻机进行开胚锻造处理，开胚锻造对于钛合金铸锭的锻造比控制在1.25?1.83，锻造完成后进行水冷；[0040] S3中开胚锻造行程压下量控制在80mm，且当温度低于β相变点以上150℃时逐渐减低行程下压量为60mm，终止锻温度为≥850℃。[0041] S4、中间锻造；对上一步骤所得到的坯料进一步预热和保温3—4.5小时后，采用快锻机进行二次锻造，送进量Lo控制在0.8B，共进行2?3火次锻造，且最后一火将坯料进行倒棱；[0042] S4对S3所锻造坯料进一步加热，加热同上采用三段式加热方式，加热温度为β相变点以上120℃，每火中断温度为低于β相变点以下150℃，每火锻造比控制在6之间，S4中最后火坯料倒棱为八方；[0043] S4中送进量Lo为B（锤头宽度）×0.8，且锻造下压力量≤3/5Lo。[0044] S5、成品锻造；对上步骤所得到的坯料进行摔圆处理，并利用余温对摔圆所得到的棒材进行矫直；[0045] S5中对上一步骤中坯料加热至β相变点以下80℃，利用快锻机上同时采用平砧和V型砧进行摔圆锻造，摔圆完成后利用余温进行矫直，矫直温度不低于β相变点以下180℃，矫直完成后钛合金棒材的弯曲度不大于4mm/m。[0046] 实施例2[0047] 本发明技术方案：一种高性能难变形钛合金的锻造方法，包括以下步骤：[0048] S1、钛合金材料的预处理；首先选取合适化学成分的钛合金材料后根据需求进行切割合适的大。俣灾П砻嬖辔、油污进行清理洁净后预热并涂布防氧化涂层；[0049] S1中钛合金铸锭的切割采用激光切割机，防氧化涂层主要成分为由40％Si3N4和35％SiC，以及20％Fe构成，其余为5%的Al2O3、SiO2、Cr2O3组合；[0050] S1中防氧化涂层的喷涂方式为粉体静电方式喷涂，喷涂温度为400℃[0051] S2、对预处理后的钛合金材料加热；采用加热设备对切割后的铸锭进行加热，且铸锭的加热机后续的加热均采用分段加热方式；[0052] S2中加热采用三段式加热，首先加热设备加热至850℃，将铸锭放置于加热设备内部进行预热，预热时间2小时，再进行升温加热，加热时间3小时，加热温度为β相变点以上250℃，加热完成后保温3小时；[0053] 加热设备采用天然气炉或电阻炉中的一种，且加热时铸锭与热源距离大于280mm，避免局部过热导致加热不均匀[0054] S3、钛合金铸锭的开胚锻造；对铸锭加热后采用快锻机进行开胚锻造处理，开胚锻造对于钛合金铸锭的锻造比控制在1.25?1.83，锻造完成后进行水冷；[0055] S3中开胚锻造行程压下量控制在80mm，且当温度低于β相变点以上150℃时逐渐减低行程下压量为50mm，终止锻温度为≥850℃。[0056] S4、中间锻造；对上一步骤所得到的坯料进一步预热和保温3—4.5小时后，采用快锻机进行二次锻造，送进量Lo控制在0.75B，共进行3火次锻造，且最后一火将坯料进行倒棱；[0057] S4对S3所锻造坯料进一步加热，加热同上采用三段式加热方式，加热温度为β相变点以上150℃，每火中断温度为低于β相变点以下100℃，每火锻造比控制在5之间，S4中最后火坯料倒棱为十二方；[0058] S4中送进量Lo为B（锤头宽度）×（0.75），且锻造下压力量≤3/5Lo。[0059] S5、成品锻造；对上步骤所得到的坯料进行摔圆处理，并利用余温对摔圆所得到的棒材进行矫直；[0060] S5中对上一步骤中坯料加热至β相变点以下80℃，利用快锻机上同时采用平砧和V型砧进行摔圆锻造，摔圆完成后利用余温进行矫直，矫直温度不低于β相变点以下200℃，矫直完成后钛合金棒材的弯曲度不大于4mm/m[0061] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。[0062] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。[0063] 综上，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

专利地区：山东

专利申请日期：2024-08-06

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN118577734B