TC17钛合金模锻件的制造方法

摘要

本发明涉及一种TC17钛合金模锻件的制造方法，属于合金锻造技术领域。本发明的TC17钛合金锻件制造方法包括：(1)将锻件在温度Tβ+A加热；(2)将步骤(1)加热后的锻件在两个阶段进行锻造变形，第一阶段在Tβ+B温度下压制变形，第二阶段在Tβ+C温度下压制成变形，锻件在第二阶段的变形量控制在锻造变形总量的10～30％内；其中，所述Tβ为锻件的相变温度；所述A为20～50℃；所述B为0～50℃；所述C为‑150～0℃。本发明采用普通锻造成形方式，获得的锻件显微组织满足标准要求，工艺稳定性好，可以有效的解决TC17钛合金锻件质量稳定性差、制造成本高等问题。模具成本低、生产效率高，适用于批量生产。

说明书

技术领域

本发明涉及一种TC17钛合金模锻件的制造方法，属于合金锻造技术领域。

背景技术

TC17(Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr)合金是一种高强、深淬透性的可锻富β相(α+β)钛合金，在中温下，它的强度超过Ti-6Al-4V和Ti-6242钛合金，并有较高的蠕变抗力，主要用作气体涡轮发动机的零件，如风扇盘和压气机盘件。由于钛合金的比强度高,流动性差,锻造温度范围窄,故其锻造工艺比铝合金、结构钢、不锈钢困难得多。

TC17钛合金模锻成型时要求进行β锻造一火成型，而且在模锻变形过程中要控制好变形温度，从而得到理想的网篮组织。TC17钛合金制造方法主要有等温锻β锻成形方法，但该方法下模具成本高、生产效率低。而采用常规普通锻造成型方式下，获得的TC17钛合金锻件网篮组织形态不够理想，进而影响到其力学性能，最终影响零件使用寿命。

发明内容

本发明要解决的第一个问题是提供一种新的TC17钛合金锻件制造方法。

为解决本发明的第一个技术问题，本发明的TC17钛合金锻件制造方法包括：

(1)将锻件在温度T

(2)将步骤(1)加热后的锻件在两个阶段进行锻造变形，第一阶段在T

其中，所述T

所述方法还包括在锻造变形前对锻造的模具工装预热，所述预热的温度400℃以下。

T

在一种具体的实施方式中，所述预热的温度为350～400℃。

在一种具体的实施方式中，第一阶段的压制变形后，空冷降温至锻件的表面温度720～780℃，再进行第二阶段的压制变形。

在一种具体的实施方式中，第一阶段的压制变形方法包括：按照6～3mm/s匀减速研制曲线，对锻件进行压制。

在一种具体的实施方式中，按照3～1mm/s匀减速研制曲线，对锻件进行压制。

在一种具体的实施方式中，第二阶段的压制变形后进行风冷。

在一种具体的实施方式中，所述锻造变形总量通过数值模拟得到。

数值模拟可以采用现有常规的锻造数值模拟软件。

在一种具体的实施方式中，所述第一阶段的压制停锻位置为锻件欠压5～20mm。

在一种具体的实施方式中，所述第二阶段的压制停锻位置为锻件欠压0～10mm。

有益效果：

1.本发明采用普通锻造成形方式，获得的锻件显微组织满足标准要求，工艺稳定性好，可以有效的解决TC17钛合金锻件质量稳定性差、制造成本高等问题。

2.本发明方法相比等温锻成形方法，模具成本低、生产效率高，适用于批量生产。

附图说明

图1实施例1的TC17钛合金整体叶盘锻件毛坯图；

图2模锻变形量模拟图；

图3实施例1的的TC17钛合金锻件显微组织；

图4对比例1的TC17钛合金锻件显微组织。

具体实施方式

为解决本发明的第一个技术问题，本发明的TC17钛合金锻件制造方法包括：

(1)将锻件在温度T

(2)将步骤(1)加热后的锻件在两个阶段进行锻造变形，第一阶段在T

其中，所述T

T

在一种具体的实施方式中，所述方法还包括在锻造变形前对锻造的模具工装预热，所述预热的温度400℃以下。

在一种具体的实施方式中，所述预热的温度为350～400℃。

第二阶段锻件的T

在一种具体的实施方式中，第一阶段的压制变形后，降温至锻件的表面温度720～780℃，再进行第二阶段的压制变形。

在一种具体的实施方式中，第一阶段的压制变形方法包括：按照6～3mm/s匀减速研制曲线，对锻件进行压制。

在一种具体的实施方式中，按照3～1mm/s匀减速研制曲线，对锻件进行压制。

在一种具体的实施方式中，第二阶段的压制变形后进行风冷。

在一种具体的实施方式中，所述锻造变形总量通过数值模拟得到。

数值模拟可以采用现有常规的锻造数值模拟软件。

在一种具体的实施方式中，所述第一阶段的压制停锻位置为锻件欠压5～20mm。

在一种具体的实施方式中，所述第二阶段的压制停锻位置为锻件欠压0～10mm。

在一种具体的实施方式中：

第一步：依据不同锻件结构，通过数值模拟手段，根据TC17钛合金对β锻造成形总变形量需求，确定锻件毛坯图尺寸、模锻成形前荒坯形状尺寸。

第二步：结合数值模拟结果，根据锻件成形变形应变场演变过程，按照两相区变形量是总变形量的10～30％要求，确定单相区变形与两相区变形分解点，即锻件β锻成形第一阶段单相区变形停锻位置。

第三步：利用压机进行β锻成型压制时，根据锻件温度场演变数值模拟结果，在锻造温度满足材料变形要求的情况下，设定两个阶段合适的压制曲线。

第四步：根据设定的压制曲线，在模锻压机上完成第一阶段单相区压制，压制结束后停锻，抬起压机，利用顶出器顶出锻件，对锻件进行降温。

第五步：锻件表面温度降温过程中，利用红外线测温枪监控锻件表面温度，待表面温度降至720℃～780℃时，按照设定的压制曲线开始第二阶段压制，直至锻件成型。

第一阶段的压制为β锻，第二阶段的压制为α+β两相区锻。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

将如图1TC17钛合金整体叶盘锻件毛坯图所示的TC17钛合金整体叶盘锻件进行如图2所示的数值模拟，根据数值模拟结果，识别出锻件模锻成形过程中单相区与两相区变形量分配界面位置，用于指导实际模锻生产时第一阶段单相区压制停锻位置，以便此时抬起模具，促使锻坯散热均温，温度降至两相区，再进行第二阶段的双相区压制成形。

所用TC17锻件的相变点为900℃，将模具预热温度400℃，TC17锻件加热到925℃开始进行第一阶段压制。

第一段压制曲线：按照6～3mm/s匀减速研制曲线，对锻件进行压制，压制停锻位置为锻件欠压15mm(模具闭合高度15mm)。压制结束后，抬起模具，促使锻件降温，待锻件表面温度降温至720～780℃范围内时(锻件表面不同位置，所测的温度不一，所以检测到的表面温度是个范围)，开始压制第二段压制曲线。

第二段压制曲线：按照3～1mm/s匀减速研制曲线，对锻件进行压制，压制停锻位置为锻件欠压5mm(模具闭合高度5mm)。第二阶段压制的变形量为总变形量的30～40％。

锻造结束后，锻件进行风冷。生产出的TC17钛合金整体叶盘锻件典型高倍组织如图3所示，符合锻件标准对高倍组织的要求。该组织状态下，获得的力学性能水平优良。

从图3中可以很明显的看出，采用本发明所述的TC17钛合金锻造控制方法制成的TC17钛合金锻件的显微组织形态为网篮组织，晶界α相变形或断裂不连续，针状α相的长宽比和编织形态都较为理想，满足相关的技术要求。

对比例1

不采用两段式压制成型，将模具预热温度400℃，锻件加热到925℃，压制曲线：按照6～1mm/s匀减速压制曲线，中间不停顿，直接一次下压成型，获得的高倍显微组织如图4所示，晶界α相平直，不满足锻件标准要求。