一种采用自由锻和脉冲电流辅助挤压相结合提高钛合金棒材组织均匀性的成形方法与流程

技术特征：
1.一种采用自由锻和脉冲电流辅助挤压相结合提高钛合金棒材组织均匀性的成形方法，其特征在于：包括如下操作：将钛合金铸锭加热至t1温度进行a镦拔变形处理，控制a镦拔变形处理结束时钛合金铸锭的温度不低于t2，a镦拔变形处理结束后将钛合金铸锭空冷至室温，然后再将钛合金铸锭加热至t3温度进行b镦拔变形处理，控制b镦拔变形处理结束时钛合金铸锭的温度不低于t4，b镦拔变形处理结束后获得钛合金锻棒并将钛合金锻棒快速吹风冷至室温，将获得的钛合金锻棒在脉冲电流辅助挤压设备上依次进行a挤压变形处理和b挤压变形处理，b挤压变形处理后空冷至室温制得钛合金棒材，a挤压变形处理时控制挤压温度为t5，b挤压变形处理时控制挤压温度为t6，c挤压变形处理时控制挤压温度为t7。其中：t1∈[1050℃，1150℃]，t2＝t
β
50℃，t3∈[1050℃，1100℃]，t4＝t
β
50℃，t5∈[t
β
20℃，t
β
100℃]，t6∈[t
β
20℃，t
β
100℃]，t7∈[t
β
‑
120℃，t
β
‑
20℃]，其中t
β
为钛合金相变温度。2.根据权利要求1所述的采用自由锻和脉冲电流辅助挤压相结合提高钛合金棒材组织均匀性的成形方法，其特征在于：a镦拔变形处理包括依序进行的a1镦拔阶段和a2镦拔阶段：其中a1镦拔阶段为：将钛合金铸锭移至压机上，进行60％压下量的镦粗，压下速率控制在5mm/s～10mm/s，然后翻转90
°
拔长至原来铸锭高度；a2镦拔阶段为：进行50％压下量的镦粗，压下速率控制在2mm/s～7mm/s，然后翻转90
°
拔长至原来铸锭高度的2倍。3.根据权利要求1或2所述的采用自由锻和脉冲电流辅助挤压相结合提高钛合金棒材组织均匀性的成形方法，其特征在于：b镦拔变形处理包括依序进行的b1镦拔阶段和b2镦拔阶段：其中b1镦拔阶段为：将钛合金铸锭移至压机上，进行60％压下量的镦粗，压下速率控制在5mm/s～10mm/s，然后翻转90
°
拔长至原来铸锭高度；b2镦拔阶段为：进行50％压下量的镦粗，压下速率控制在2mm/s～7mm/s，然后翻转90
°
拔长至原来铸锭高度的2倍。4.根据权利要求1或2所述的采用自由锻和脉冲电流辅助挤压相结合提高钛合金棒材组织均匀性的成形方法，其特征在于：a、b镦拔变形处理时，将上、下压模预热至300℃。5.根据权利要求1所述的采用自由锻和脉冲电流辅助挤压相结合提高钛合金棒材组织均匀性的成形方法，其特征在于：a、b、c挤压变形处理时按照公式(ⅰ)调控钛合金锻棒的温度t：式中，ρ为材料电阻率，j为电流密度，r
w
为占空比，f为频率，c
p
为比热，d为材料密度。6.根据权利要求1所述的采用自由锻和脉冲电流辅助挤压相结合提高钛合金棒材组织均匀性的成形方法，其特征在于：钛合金铸锭采用真空自耗电弧炉熔炼获得。7.根据权利要求6所述的采用自由锻和脉冲电流辅助挤压相结合提高钛合金棒材组织均匀性的成形方法，其特征在于：钛合金铸锭经真空自耗电弧炉三次熔炼得到，熔炼结束后铸锭在水冷铜坩埚中进行冷却，控制冷却水进水温度控制在25～28℃之间，冷却水出水温
度在28～31℃之间，调整冷却水水流速度使得冷却水出水温度与冷却水进水温度差值小于3℃，冷却时间为t1，t1＝k1d，其中k1为冷却系数，d为铸锭直径，铸锭冷却结束后，将铸锭从水冷铜坩埚中取出，采用石棉进行包裹或放入温度≤400℃电炉中随炉冷却至室温。8.根据权利要求1或2所述的采用自由锻和脉冲电流辅助挤压相结合提高钛合金棒材组织均匀性的成形方法，其特征在于：钛合金铸锭进行镦拔处理前，先进行保温处理，保温处理的时间为t2，t2＝k2d：其中，k2为保温系数，d为铸锭直径大小。9.根据权利要求1或2所述的采用自由锻和脉冲电流辅助挤压相结合提高钛合金棒材组织均匀性的成形方法，其特征在于：a挤压处理时挤压比控制在2～4.5，挤压速率50mm/s，棒材表层涂刷玻璃润滑剂以减小摩擦。10.根据权利要求1或2所述的采用自由锻和脉冲电流辅助挤压相结合提高钛合金棒材组织均匀性的成形方法，其特征在于：b挤压处理和c挤压处理时挤压比控制在2.5～5，挤压速率50mm/s，棒材表层涂刷玻璃润滑剂以减小摩擦。

技术总结
本发明涉及一种采用自由锻和脉冲电流辅助挤压相结合提高钛合金棒材组织均匀性的成形方法，包括将钛合金铸锭加热至T1温度进行A镦拔变形处理，A镦拔变形处理结束后将钛合金铸锭空冷至室温，然后再将钛合金铸锭加热至T3温度进行B镦拔变形处理，B镦拔变形处理结束后获得钛合金锻棒并将钛合金锻棒快速吹风冷至室温，将获得的钛合金锻棒在脉冲电流辅助挤压设备上依次进行A挤压变形处理、B挤压变形处理和C挤压变形处理，C挤压变形处理后空冷至室温制得钛合金棒材。通过将自由锻和脉冲电流辅助挤压复合相结合，制备出均质高强的钛合金棒材，提高棒材的微观组织均匀分布和力学性能，用以满足航空航天紧固件性能需求。用以满足航空航天紧固件性能需求。用以满足航空航天紧固件性能需求。


技术研发人员：武川
受保护的技术使用者：天津职业技术师范大学（中国职业培训指导教师进修中心）
技术研发日：2021.06.11
技术公布日：2021/10/11