本发明公开一种高组织均匀钛合金饼材的锻造方法，包括将钛合金铸锭进行高温均匀化处理，结束后进行1火次镦拔锻造，以破碎原始铸态组织；然后坯料在β相转变温度以上、β相转变温度以下进行镦拔锻造，并在锻造后水冷，最后将坯料在β相转变温度以下30~50℃进行2~3火次镦拔锻造成型制得直径400~700mm、厚度100~200mm的饼材。本发明采用高温均匀化处理、锻后水冷、换向镦拔、对角线拔长等手段相互配合，并设计合理的加热保温系数，最大程度保证坯料均匀性；并采用β相转变温度以下30~50℃→50~70℃→30~50℃的两相区“高‑低‑高”锻造工艺，可明显改善成品探伤易出现单个显示信号的问题。
1.一种高组织均匀钛合金饼材的锻造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、开坯锻造：
将钛合金铸锭加热到β相转变温度以上100 300℃，并做高温均匀化处理，结束后进行1~火次两镦两拔锻造，要求匀速镦粗，以破碎原始铸态组织；
步骤2.1、将步骤1完成的钛合金锻坯在β相转变温度以上30 100℃进行2 4火次的两镦~ ~两拔锻造，单火次镦拔变形量控制在40 45%，终锻温度不低于850℃；
步骤2.2、将步骤2.1得到的锻坯在β相转变温度以下15 20℃进行1火次两镦两拔锻造，~单火次镦拔变形量控制在35 40%，终锻温度不低于800℃，锻后采用水冷；
步骤2.3、将步骤2.2得到的锻坯依次在β相转变温度以下30 50℃进行2 3火次的两镦~ ~两拔锻造、β相转变温度以下50 70℃进行1 2火次两镦两拔锻造、再回到β相转变温度以下~ ~
30 50℃进行1 2火次两镦两拔锻造，其中单火次镦拔变形量控制在30 40%，终锻温度不低~ ~ ~于750℃，最终制得直径不大于400mm、长度不小于1500mm的方坯；
根据饼材大小，对步骤2得到的方坯进行分料，再在β相转变温度以下30 50℃进行2 3~ ~火次镦拔锻造后成型，单火次镦拔变形量控制在30 40%，制得直径400 700mm、厚度100~ ~ ~
2.根据权利要求1所述的高组织均匀钛合金饼材的锻造方法，其特征在于，步骤1中，高温均匀化处理时间≥20h。
3.根据权利要求1所述的高组织均匀钛合金饼材的锻造方法，其特征在于，步骤1中，镦粗速率控制在15 20mm/s，镦拔变形量控制在40 45%。
4.根据权利要求1或2或3所述的高组织均匀钛合金饼材的锻造方法，其特征在于，步骤
2.3中，β相转变温度以下进行多火次镦拔锻造，其中1 2火次进行换向镦拔，1 2火次采用对~ ~角线拔长，1 2火次镦拔结束后将四方锻坯换成八方锻坯。
5.根据权利要求4所述的高组织均匀钛合金饼材的锻造方法，其特征在于，步骤2中，要求匀速镦粗，镦粗速率控制在10 20mm/s，镦粗时锻坯上下端面放置保温棉。
6.根据权利要求5所述的高组织均匀钛合金饼材的锻造方法，其特征在于，步骤2、步骤
3中，冷料装炉时，β相转变温度以上的加热系数为0.8 1.0，β相转变温度以下的加热系数为~
7.根据权利要求6所述的高组织均匀钛合金饼材的锻造方法，其特征在于，步骤2中、步骤3中，采用热料回炉进行2 3火次连续锻造，热料回炉时，β相转变温度以上的加热系数为~
0.4 0.5，β相转变温度以下的加热系数为0.3 0.4。
8.根据权利要求7所述的高组织均匀钛合金饼材的锻造方法，其特征在于，步骤3中，要求匀速镦粗，镦粗速率控制在10 15mm/s，镦粗时方坯与砧子接触部位放置保温棉。
一种高组织均匀钛合金饼材的锻造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及钛合金制备技术领域，具体涉及一种高组织均匀钛合金饼材的锻造方法。
背景技术
[0002] 钛合金饼材作为制作航空发动机盘件的关键材料，其对组织均匀性、晶粒度等要求极高。该类饼材的传统制作工艺是在两相区反复镦拔变形，使组织均匀，同时细化β晶粒及大块α相。但传统两相区反复镦拔工艺存在锻造火次多，生产周期长，锻造成本高等问题，且组织均匀性差，成品探伤易出现单个显示信号，难以满足标准要求。
发明内容
[0003] 针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高组织均匀钛合金饼材的锻造方法，以提高饼材组织均匀性、减少锻造火次。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高组织均匀钛合金饼材的锻造方法，包括如下步骤：
[0005] 步骤1、开坯锻造：
[0006] 将钛合金铸锭加热到β相转变温度以上100 300℃，并做高温均匀化处理，结束后~进行1火次两镦两拔锻造，要求匀速镦粗，以破碎原始铸态组织；
[0007] 步骤2、中间锻造：
[0008] 步骤2.1、将步骤1完成的钛合金锻坯在β相转变温度以上30 100℃进行2 4火次的~ ~两镦两拔锻造，单火次镦拔变形量控制在40 45%，终锻温度不低于850℃；
~
[0009] 步骤2.2、将步骤2.1得到的锻坯在β相转变温度以下15 20℃进行1火次两镦两拔~锻造，单火次镦拔变形量控制在35 40%，终锻温度不低于800℃，锻后采用水冷；
~
[0010] 步骤2.3、将步骤2.2得到的锻坯依次在β相转变温度以下30 50℃进行2 3火次的~ ~两镦两拔锻造、β相转变温度以下50 70℃进行1 2火次两镦两拔锻造、再回到β相转变温度~ ~
以下30 50℃进行1 2火次两镦两拔锻造，其中单火次镦拔变形量控制在30 40%，终锻温度~ ~ ~
不低于750℃，最终制得直径不大于400mm、长度不小于1500mm的方坯；
[0011] 步骤3、饼材锻造成型：
[0012] 根据饼材大小，对步骤2得到的方坯进行分料，再在β相转变温度以下30 50℃进行~2 3火次镦拔锻造后成型，单火次镦拔变形量控制在30 40%，制得直径400 700mm、厚度100~ ~ ~ ~
200mm的饼材。
[0013] 优选地，步骤1中，高温均匀化处理的时间≥20h，高温均匀化处理就是对坯料在高温区进行加热保温（高温区的温度就是β相转变温度以上100 300℃）。~
[0014] 优选地，步骤1中镦粗速率控制在15 20mm/s，镦拔变形量控制在40 45%。~ ~
[0015] 优选地，步骤2.3中，在β相转变温度以下进行多火次锻造，其中1 2火次进行换向~镦拔，1 2火次采用对角线拔长，1 2火次镦拔结束后将四方锻坯换成八方锻坯。
~ ~
[0016] 优选地，步骤2中，要求匀速镦粗，镦粗速率控制在10 20mm/s，镦粗时锻坯上、下端~面放置保温棉。
[0017] 优选地，步骤2、步骤3中，冷料装炉时，β相转变温度以上的加热系数为0.8 1.0，β~相转变温度以下的加热系数为0.6 0.8。
~
[0018] 优选地，步骤2中、步骤3中，在坯料表面良好的情况下，采用热料回炉进行2 3火次~连续锻造，热料回炉时，β相转变温度以上的加热系数为0.4 0.5，β相转变温度以下的加热~
系数为0.3 0.4。
~
[0019] 优选地，步骤3中，要求匀速镦粗，镦粗速率控制在10 15mm/s，镦粗时方坯与砧子~接触部位放置保温棉。
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：①在铸锭开坯前，对坯料进行高温均匀化处理，以提高铸锭化学成分均匀性；②结合开坯前高温均匀化处理、锻后水冷、换向镦拔、对角线拔长等工艺手段，并设计合理的加热保温系数，最大程度保证了坯料均匀性；③采用β相转变温度以下15 20℃→30 50℃→50 70℃→30 50℃的两相区“高-低-高”锻造工艺，以~ ~ ~ ~使坯料在不同塑性加工特性范围内充分变形，确保长条状α相充分破碎球化，可明显改善成品探伤易出现单个显示信号的问题；④采用先整体镦拔、后分料镦拔锻造、最后成型的工艺思路，在保证合理终锻温度的前提下，最大限度减少锻造火次，提高锻造效率，节约生产成本；⑤经过本发明处理的钛合金饼材完全能够满足高标准探伤要求。
具体实施方式
[0021] 现在结合具体实施例，来对本发明作进一步的阐述。
[0022] 实施例一
[0023] TC6饼材制造：
[0024] 步骤1、开坯锻造：
[0025] 采用电炉将Φ650mm、规格TC6的铸锭加热到β相转变温度以上150℃，做≥20h高温均匀化处理，即在高温区加热保温不小于20h，结束后采用45MN快锻机进行1火次两镦两拔锻造，要求匀速镦粗，镦粗速率控制在15 20mm/s，镦拔变形量约45%，以破碎原始铸态组织；~
[0026] 步骤2、中间锻造：
[0027] 步骤2.1、将步骤1完成的TC6锻坯在β相转变温度以上30 100℃进行3火次的两镦~两拔锻造，冷料装炉时的加热保温系数为0.8 1.0，在坯料表面无明显开裂情况下，采用热~
料回炉进行2火次连续锻造，热料回炉保温系数为0.4 0.5；整个过程中单火次镦拔变形量~
控制在40 45%，镦粗速率控制在15 20mm/s，终锻温度不低于850℃；
~ ~
[0028] 步骤2.2、将步骤2.1得到的锻坯在β相转变温度以下20℃进行1火次两镦两拔锻造，冷料装炉时的加热保温系数为0.6 0.8，单火次镦拔变形量控制在35 40%，要求匀速镦~ ~粗，镦粗速率控制在10 15mm/s，镦粗时锻坯的上、下端面垫石棉，终锻温度不低于800℃，锻~
后迅速水冷；
[0029] 步骤2.3、将步骤2.2得到的锻坯在β相转变温度以下40℃进行3火次的两镦两拔锻造、β相转变温度以下60℃进行1火次两镦两拔锻造、再回到β相转变温度以下40℃进行2火次两镦两拔锻造，冷料入炉时的加热保温系数为0.6 0.8，在坯料表面无明显开裂情况下，~采用2火次热料回炉连续锻造，热料回炉保温系数为0.3 0.4；此过程中单火次镦拔变形量~
控制在30 40%，镦粗速率控制在10 15mm/s，镦粗时锻坯的上、下端面放置保温棉；该步骤多~ ~
火次镦拔中，有2火次换向镦拔，1火次采用对角线拔长，另外2火次镦拔完成后将四方换成八方坯料；控制终锻温度不低于750℃；最终制得直径不大于400mm、长度不小于1500mm的方坯；
[0030] 步骤3、饼材锻造成型：
[0031] 根据饼材大小，对步骤2得到的方坯进行锯切分料，再在β相转变温度以下40℃进行3火次两镦两拔锻造，该步骤冷料入炉时的加热保温系数为0.6 0.8，在坯料表面无明显~开裂情况下，采用2火次热料回炉连续锻造，热料回炉保温系数为0.3 0.4，单火次镦拔变形~
量控制在30 40%，镦粗速率控制在10 15mm/s，镦拔时方坯与砧子接触部位放置保温棉；镦~ ~
拔后成型，制得直径400 700mm、厚度100 200mm规格TC6饼材。
~ ~
[0032] 经上述步骤制得的TC6饼材，在组织均匀性满足相关标准要求的同时，大幅缩短了生产周期，节约了生产成本（结果见表1）。
[0033]
[0034] 实例二 TC11饼材制造：
[0035] 步骤1、开坯锻造：
[0036] 采用电炉将Φ550mm规格TC11铸锭加热到1200℃，做大于等于20h的高温均匀化处理，即在高温区加热保温不小于20h，结束后采用45MN快锻机进行1火次两镦两拔锻造，要求匀速镦粗，镦粗速率控制在15 20mm/s，镦拔变形量控制在40 45%，以破碎原始铸态组织；~ ~
[0037] 步骤2、中间锻造：
[0038] 步骤2.1、将步骤1完成的TC11锻坯在β相转变温度以上30 100℃进行2 3火次的两~ ~镦两拔锻造，冷料入炉时的加热保温系数为0.8 1.0，在坯料表面无明显开裂情况下，采用~
热料回炉进行2 3火次连续锻造，热料回炉保温系数为0.4 0.5；此过程中单火次镦拔变形~ ~
量控制在40 45%，镦粗速率控制在15 20mm/s，终锻温度不低于850℃；
~ ~
[0039] 步骤2.2、将步骤2.1得到的锻坯在β相转变温度以下15℃进行1火次两镦两拔锻造，加热保温系数为0.6 0.8，镦拔变形量控制在35 40%，镦粗速率控制在10 15mm/s，镦粗~ ~ ~时锻坯上下端面放置保温棉，终锻温度不低于800℃，锻后迅速水冷；
[0040] 步骤2.3、将步骤2.2得到的锻坯在β相转变温度以下30℃进行2火次的两镦两拔锻造、β相转变温度以下50℃进行1火次两镦两拔锻造、再回到β相转变温度以下30℃以下进行2火次两镦两拔锻造，冷料入炉时的加热保温系数为0.6 0.8，采用2 3火次热料回炉连续锻~ ~
造，在坯料表面无明显开裂情况下，热料回炉保温系数为0.3 0.4；此过程单火次镦拔变形~
量控制在30 40%，镦粗速率控制在10 15mm/s，镦粗时上下端面放置保温棉；该步骤多火次~ ~
镦拔中，有2火次换向镦拔，1火次采用对角线拔长，另外2火次镦拔完成后将四方换成八方坯料；终锻温度不低于750℃；最终制得直径不大于400mm、长度不小于1500mm的方坯；
[0041] 步骤3、饼材锻造成型：
[0042] 根据饼材大小，对步骤2得到的方坯进行锯切分料，再在β相转变温度以下30℃进行2火次两镦两拔锻造，该步骤冷料入炉时的加热保温系数为0.6 0.8，采用2 3火次热料回~ ~炉连续锻造，热料回炉保温系数为0.3 0.4，此过程中单火次镦拔变形量控制在30 40%，镦~ ~
粗速率控制在10 15mm/s，镦拔时方坯与砧子接触部位放置保温棉；镦拔后成型，制得直径~
400 700mm、厚度100 200mm规格TC11饼材。
~ ~
[0043] 经上述步骤制得的TC11饼材，在组织均匀性满足相关标准要求，同时大幅缩短了生产周期，提高了生产效率（结果见表2）。
[0044]
[0045] 经过上述两个实施例可以看出，本发明的工艺相比传统工艺而言，大大减少了锻造火次，缩短了锻造周期，减少了生产成本，产品质量也有所提高。
