高蠕变性能高组织均匀性Ti6246的制备方法及产品与流程

本发明涉及钛合金材料加工的，尤其涉及一种高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法，以及根据这种高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法制造的产品(直径为200mm-300mm钛合金棒材)。

背景技术：

1、ti6246钛合金名义成分为ti-6al-2sn-4zr-6mo(wt％)，中国牌号为tc19钛合金，其长时使用温度在420℃左右，主要用于航空发动机中温段零部件，如压气机盘、风扇和叶片等，钛合金在高温使用过程中，同时受到内部或外部力学载荷的长期作用，很可能导致金属零件发生蠕变而变形影响精度，进而最终导致零件的尺寸及性能无法满足使用要求，因此解决长时高温服役条件下的蠕变问题显得非常突出。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法，其所生产的棒材成品直径为200mm-300mm，成品组织均匀性优良且综合力学性能(高温蠕变性能等)也优良，适用于工业化生产。

2、本发明的技术方案是：一种高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法，其包括以下步骤：

3、(1)原材料选择：原材料选用粒度为3～12.7mm的海绵钛、粒度≤0.8mm的al-60mo、粒度1～12mm海绵锆、tio2、铝豆、屑状ti-80sn、屑状al-10si；

4、(2)铸锭制备：各原材料按铸锭成分期望值要求配入，经3次真空自耗熔炼var后，铸锭最后一次熔炼时的压强＜1.33pa，最终生产出成分均匀且满足gb/t3620.1或ams4981或gjb 2218a标准要求的铸锭；

5、(3)铸锭开坯锻造：加热温度为1050℃～1200℃，保温时间控制为[(0.55～0.80)×坯料最小横截尺寸]min，对铸锭进行1～2火次的镦拔锻造(镦拔累计总次数控制在4～8次)，每次锻造镦粗和拔长变形量控制在35％～45％之间，锻后空冷或热料回炉(热料回炉保温时间控制在90～150min)，每火次锻造总时间≤20min；

6、(4)形变再结晶锻造：加热温度在相变点温度以下30℃～60℃，保温时间控制为[(0.70～1.00)×坯料最小横截尺寸]min，对坯料进行1火次的镦拔锻造(镦拔累计总次数控制4次)，每次锻造镦粗和拔长变形量控制在20％～30％之间，锻后采用热料回炉至相变点温度以上50℃～80℃加热，保温时间控制为[(0.35～0.55)×坯料最小横截尺寸]min，对坯料进行1火次的镦拔锻造(镦拔累计总次数控制2次)，每次锻造镦粗和拔长变形量控制在15％～25％之间，锻后空冷，每火次的镦拔锻造总时间≤17min；

7、(5)α+β相区镦拔锻造：加热温度在相变点温度以下40℃～60℃，保温时间控制为[(0.70～1.00)×坯料最小横截尺寸]min，对坯料进行2火次的镦拔锻造(镦拔累计总次数控制4次)，每次锻造镦粗和拔长变形量控制在30％～40％之间，匀速镦粗且镦粗速率≤

8、10mm/s，拔长压下速率≤25mm/s，锻后空冷或热料回炉(热料回炉保温时间控制在90～150min)，每火次锻造总时间≤15min；

9、(6)α+β相区控温控时拔长锻造：加热温度在相变点温度以下

10、25℃～35℃，保温时间控制为[(0.70～1.00)×坯料最小横截尺寸]

11、min，对坯料进行4～6火次的拔长锻造(拔长累计总次数控制4～6次)，最终拔长至成品规格尺寸棒材，每次锻造拔长变形量控制在15％～

12、30％之间，拔长压下速率≤25mm/s，锻后空冷或热料回炉，每火次锻造总时间≤12min。

13、本发明在满足国内外标准要求的情况下，铸锭创新性的加入合适含量的微量硅元素，工程化利用硅元素对蠕变性能的强化作用，为生产出高蠕变性能的棒材奠定了成分基础；α+β相区镦拔锻造维持合适的锻比，使组织不至于由于锻比过大，导致球化过量，从而降低蠕变性能，也不至于由于累积变形量过小，导致球化不够，而降低塑性性能；α+β相区控温控时拔长锻造阶段精确控制在较高的加热温度下锻造，工程化利用了“加热温度的提高”产生的组织对蠕变性能的正向作用，同时为防止在较高的加热温度下锻造时产生的过热现象，控制锻造总时间在12min以内，保证了组织的均匀性。

14、还提供了这种高蠕变性能高组织均匀性的ti6246钛合金棒材的制备方法制造的钛合金棒材。

技术特征：

1.高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，铸锭成分目标值wt％为：al，5.95～6.15；zr，4.00～4.20；sn，1.95～2.10；mo，6.15～6.30；o，0.090～0.110；

3.根据权利要求2所述的高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，进行2火次镦拔锻造：首先，加热温度为1150℃，保温时间控制为[(0.55～0.80)×坯料最小横截尺寸]min，对铸锭进行第1火次的镦拔锻造，本火次镦拔累计总次数控制在4次，每次锻造镦粗和拔长变形量控制在45％，锻后空冷，锻造总时间19min；然后，加热温度为1080℃，保温时间控制为[(0.55～0.80)×坯料最小横截尺寸]min，对坯料进行第2火次的镦拔锻造，本火次镦拔累计总次数控制在4次，每次锻造镦粗和拔长变形量控制在43％，锻后空冷，锻造总时间≤17min。

4.根据权利要求3所述的高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，第1、2火次的镦拔锻造的每个火次镦拔累计总次数控制在4次。

5.根据权利要求4所述的高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，进行2火次镦拔锻造：首先，加热温度在相变点温度以下40℃，保温时间控制为[(0.70～1.00)×坯料最小横截尺寸]min，对坯料进行第3火次的镦拔锻造，每次锻造镦粗和拔长变形量控制在25％，锻造总时间15min；然后，采用热料回炉至相变点温度以上60℃加热，保温时间控制为[(0.35～0.55)

6.根据权利要求5所述的高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，第3火次的镦拔锻造的镦拔累计总次数控制4次，第4火次的镦拔锻造的镦拔累计总次数控制2次。

7.根据权利要求6所述的高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，进行2火次镦拔锻造：首先，加热温度在相变点温度以下40℃，保温时间控制为[(0.70～1.00)×坯料最小横截尺寸]min，对坯料进行第5火次的镦拔锻造，每次锻造镦粗和拔长变形量控制在40％，锻造总时间12min；然后，原温热料回炉，热料回炉保温时间控制在90～150min，对坯料进行第6火次的镦拔锻造，每次锻造镦粗和拔长变形量控制在40％，锻后空冷，锻造总时间11min。

8.根据权利要求7所述的高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，第5、6火次的镦拔锻造的每个火次镦拔累计总次数控制在2次。

9.根据权利要求8所述的高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中，进行5火次拔长锻造：首先，加热温度在相变点温度以下35℃，保温时间控制为[(0.70～1.00)×坯料最小横截尺寸]min，对坯料进行第7火次的拔长锻造，拔长变形量控制在30％，锻造总时间7min；然后，原温热料回炉，热料回炉保温时间控制在90～150min，对坯料进行第8火次的拔长锻造，拔长变形量控制在30％，锻后空冷，锻造总时间8min；然后，加热温度在相变点温度以下30℃，保温时间控制为[(0.70～1.00)×坯料最小横截尺寸]min，对坯料进行第9火次的拔长锻造，拔长变形量控制在25％，锻造总时间8min；然后，原温热料回炉，热料回炉保温时间控制在90～150min，对坯料进行第10火次的拔长锻造，拔长变形量控制在25％，锻后空冷，锻造总时间8min；最后，加热温度在相变点温度以下25℃，保温时间控制为[(0.70～1.00)×坯料最小横截尺寸]min，对坯料进行第11火次的滚圆成品拔长锻造，拔长变形量控制在15％，锻造总时间12min，锻后空冷，最终规格为φ265mm规格的成品黑皮棒材。

10.根据权利要求1-9任一项所述的高蠕变性能高组织均匀性ti6246的制备方法制造的钛合金棒材。

技术总结本发明公开高蠕变性能高组织均匀性Ti6246的制备方法及产品，方法包括：(1)原材料选择；(2)铸锭制备；(3)铸锭开坯锻造；(4)形变再结晶锻造；(5)α+β相区镦拔锻造；(6)α+β相区控温控时拔长锻造。铸锭创新性的加入合适含量的微量硅元素，为生产出高蠕变性能的棒材奠定了成分基础；α+β相区镦拔锻造维持合适的累计锻造变形量，使组织不降低蠕变性能，也不降低塑性性能；α+β相区控温控时拔长锻造阶段精确控制在较高的加热温度下锻造，工程化利用了加热温度的提高产生的组织对蠕变性能的正向作用，同时为防止在较高的加热温度下锻造时产生的过热现象，控制锻造总时间在12min以内，保证了组织的均匀性。技术研发人员：宋敏智,乔正东,丁永峰,张宏岭,陈艳,樊凯,孟航,李超受保护的技术使用者：湖南湘投金天钛业科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11