本发明涉及锻件制备,具体而言,涉及一种tc18钛合金锻件的制备方法。
背景技术:
1、tc18钛合金的名义成分为t i-5al-5mo-4.5v-1cr-1fe,这一成分设计使得该合金在力学性能上表现出色。在退火状态下,tc18钛合金的强度极限即可达到1080mpa,而经过强化热处理后,其强度更是能够突破1200mpa甚至更高。此外,该合金还保持着良好的延伸率、断面收缩率和冲击韧性,为制造高承载力的结构件提供了坚实的材料基础。
2、鉴于tc18钛合金的卓越性能,它在多个领域得到了广泛应用。首先,在航空航天领域,tc18钛合金被大量用于制造各种高承载力的结构件,如飞机起落架、发动机部件等。这些部件需要承受巨大的载荷和复杂的应力环境,而tc18钛合金的高强高韧特性恰好满足了这些要求。
3、然而,尽管tc18钛合金具有诸多优点,但其制备过程却相对复杂且存在诸多挑战。传统的制备方法往往难以保证材料的组织均匀性和性能稳定性,导致制成品的质量参差不齐。此外,传统方法还存在能耗高、效率低等问题,难以满足现代工业对高效、环保、高质量生产的需求。
技术实现思路
1、鉴于此,本发明提出了一种tc18钛合金锻件的制备方法,主要是为了解决如何在保证材料性能的同时,降低能耗、提高生产效率,并满足现代工业对高品质锻件的需求的问题。
2、本发明提出了一种tc18钛合金锻件的制备方法,该方法包括:
3、将tc18钛合金原料进行电极成分均匀性控制和铸锭熔炼,得到tc18钛合金铸锭;
4、将所述tc18钛合金铸锭通过开坯锻造、中间锻造及成品锻造得到半成品锻件;
5、将所述半成品锻件进行整体热处理得到tc18钛合金锻件。
6、在本申请的一些实施例中,在将tc18钛合金原料进行电极成分均匀性控制和铸锭熔炼,得到tc18钛合金铸锭时,包括:
7、通过真空充氩等离子弧焊接方式对所述tc18钛合金原料进行电极焊接,进行电极焊接时的电极规格为φ500mm,单块电极重量120公斤。
8、在本申请的一些实施例中,在通过真空充氩等离子弧焊接对所述tc18钛合金原料进行电极焊接后,还包括:
9、通过三次var熔炼方式对进行电极焊接后的所述tc18钛合金原料进行铸锭熔炼。
10、在本申请的一些实施例中,三次var熔炼方式中的一次熔炼时的电流强度为12ka,二次熔炼时的电流强度为16ka,三次熔炼时的电流强度为20ka。
11、在本申请的一些实施例中,三次var熔炼方式中最后一次熔炼稳定阶段的压强不大于5pa,冒口深度不大于60mm。
12、在本申请的一些实施例中,所述tc18钛合金铸锭的规格为φ620mm。
13、在本申请的一些实施例中,将所述tc18钛合金铸锭通过开坯锻造、中间锻造及成品锻造得到半成品锻件时,包括:
14、所述开坯锻造火次变形量为50%~75%;
15、所述中间锻造火次变形量为45%~60%;
16、所述成品锻造中成品相变点以下锻造次数不少于两次。
17、在本申请的一些实施例中,将所述tc18钛合金铸锭通过开坯锻造、中间锻造及成品锻造得到半成品锻件时,还包括:
18、所述开坯锻造的加热温度为1150℃~1200℃,终锻温度为不低于850℃;
19、所述中间锻造的加热温度为tβ-50℃~tβ+100℃,终锻温度为不低于800℃;
20、所述成品锻造的加热温度为tβ-40℃~60℃,终锻温度为不低于800℃。
21、在本申请的一些实施例中,将所述半成品锻件进行整体热处理得到tc18钛合金锻件时,包括:
22、对所述半成品锻件依次进行固溶热处理和时效热处理;
23、其中,所述固溶热处理时的温度为830~850℃,保温时间为2h,冷却方式为炉冷;所述时效热处理时的温度为610~630℃,保温时间为6h,冷却方式为空冷。
24、在本申请的一些实施例中,在将所述tc18钛合金铸锭通过开坯锻造、中间锻造及成品锻造得到半成品锻件时,还包括:
25、进行不少于10个火次的换向墩拔。
26、与现有技术相比,本发明存在以下有益效果:本发明通过严格的电极成分均匀性控制和三次var熔炼方式,显著提高了tc18钛合金铸锭的成分均匀性和组织致密度。这不仅有助于减少材料内部的缺陷和杂质,还进一步增强了合金的力学性能,如强度、延伸率和冲击韧性,从而确保了锻件的高品质。同时,通过优化锻造工艺,包括开坯锻造、中间锻造和成品锻造的多火次变形,以及合理的加热温度和终锻温度控制,使得锻件在保持高性能的同时,缩短了生产周期,提高了生产效率。此外,换向墩拔工艺的应用也进一步提升了材料的塑性和加工性能,有利于后续的加工和成型。相较于传统制备方法,本发明通过精细化的熔炼和锻造工艺控制,有效降低了能耗。特别是var熔炼方式在真空和充氩环境下进行,减少了氧化和其他有害气体的生成,有利于环境保护和可持续发展。综上所述,本发明通过创新性的制备方法,成功解决了tc18钛合金锻件制备过程中的关键问题,实现了高性能、高效率、低能耗和环保的生产目标,具有重要的应用价值和社会效益。
1.一种tc18钛合金锻件的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的tc18钛合金锻件的制备方法,其特征在于,在将tc18钛合金原料进行电极成分均匀性控制和铸锭熔炼,得到tc18钛合金铸锭时,包括:
3.根据权利要求2所述的tc18钛合金锻件的制备方法,其特征在于,在通过真空充氩等离子弧焊接对所述tc18钛合金原料进行电极焊接后,还包括:
4.根据权利要求3所述的tc18钛合金锻件的制备方法,其特征在于,三次var熔炼方式中的一次熔炼时的电流强度为12ka,二次熔炼时的电流强度为16ka,三次熔炼时的电流强度为20ka。
5.根据权利要求4所述的tc18钛合金锻件的制备方法,其特征在于,三次var熔炼方式中最后一次熔炼稳定阶段的压强不大于5pa,冒口深度不大于60mm。
6.根据权利要求5所述的tc18钛合金锻件的制备方法,其特征在于,所述tc18钛合金铸锭的规格为φ620mm。
7.根据权利要求6所述的tc18钛合金锻件的制备方法,其特征在于,将所述tc18钛合金铸锭通过开坯锻造、中间锻造及成品锻造得到半成品锻件时,包括:
8.根据权利要求7所述的tc18钛合金锻件的制备方法,其特征在于,将所述tc18钛合金铸锭通过开坯锻造、中间锻造及成品锻造得到半成品锻件时,还包括:
9.根据权利要求8所述的tc18钛合金锻件的制备方法,其特征在于,将所述半成品锻件进行整体热处理得到tc18钛合金锻件时,包括:
10.根据权利要求9所述的tc18钛合金锻件的制备方法,其特征在于,在将所述tc18钛合金铸锭通过开坯锻造、中间锻造及成品锻造得到半成品锻件时,还包括: