本發(fā)明涉及拉絲工藝，特別涉及一種tc11鈦合金高品質絲材加工工藝方法。

背景技術：

1、tc11鈦合金是一種綜合性能良好的馬氏體型α+β型熱強鈦合金，名義成分為ti-6.5al-3.5mo-1.5zr-0.3si，該合金不僅具有一般鈦合金的優(yōu)點，較高的室溫強度以及優(yōu)異的熱強性和良好的熱加工工藝性能，而且可以在500℃以上長期工作，并保持良好的機械性能；在發(fā)動機的壓氣機部位可取代高溫合金和不銹鋼及ti-6al-4v合金，能在350℃下長期工作，在飛機的高溫部位，如后機身等，可取代高溫使用性能不能滿足要求的鋁合金，因此，tc11鈦合金已被廣泛應用于制造航空發(fā)動機壓氣機盤、葉片和鼓筒等，是一種重要的航空和宇航材料；除此之外，tc11鈦合金還具有良好的工藝性能，可以進行熱加工、焊接和各種形式的機加工等。

2、在鈦合金傳統(tǒng)的制造工藝中，大型復雜結構件的研制需要采用鍛造+機械加工的制造方法，設備成本高，成產(chǎn)周期長，污染重，工序繁瑣且材料利用率低，一般小于5-10%，嚴重制約了大型鈦合金結構件在先進工業(yè)及裝備中的廣泛應用；因此，隨著金屬材料先進成形技術的發(fā)展，增材制造技術additive?manufacturing，即am，由于能夠實現(xiàn)高性能復雜結構金屬零件的無模具、快速、全致密近凈成形，成為了應對飛機及航空發(fā)動機領域技術挑戰(zhàn)的最佳新技術途徑；同時，增材制造技術所具有的自由實體成形特征，也為實現(xiàn)先進飛機結構的輕量化、緊湊性和多功能設計，提升飛機設計和研發(fā)效率創(chuàng)造了重要條件。

3、鈦合金金屬增材制造用原材料主要有粉材和絲材兩種，其中絲材由于加工成本低、材料利用率高、成形構件力學性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點，因此以鈦合金絲材為原材料的電弧/電子束熔絲增材制造技術為大型復雜整體鈦合金構件研制提供了一種高效、快捷、低成本制造的技術途徑。

4、目前，國內現(xiàn)有鈦合金絲材主要應用于焊絲和緊固件領域，傳統(tǒng)拉絲制備工藝為：固定模熱拉拔、熱處理、酸洗、拋光，這種制備工藝多以盤條和機加工表面交付；存在的問題主要有：（1）固定模拉拔速度慢，單道次減徑量小，加工工序長，生產(chǎn)效率低，單重?。唬?）熱拉拔極易導致絲材在受熱狀態(tài)下吸收空氣中的氮、氫、氧等有害元素，降低材料性能一致性；（3）絲材拉拔時，模具與絲材之間存在著非常大的滑動摩擦力，容易導致絲材的尺寸公差變大以及絲材表面拉傷，形成連貫性的質量缺陷；（4）絲材拉拔完成之后，必須采取電解拋光或者酸洗來去除絲材表面的石墨或者磷酸化潤滑劑，導致絲材制備的高能耗、高污染。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種tc11鈦合金高品質絲材加工工藝方法，通過開坯鍛造、反復墩拔、軋制、真空除氫、輥模拉拔、連續(xù)退火和表面處理的組合，實現(xiàn)高品質tc11鈦合金絲材的加工，操作簡單，成材率高，工藝穩(wěn)定可控。

2、本發(fā)明所采用的技術方案是：

3、一種tc11鈦合金高品質絲材加工工藝方法，具體步驟為：

4、?s1:開坯鍛造；將檢驗合格的tc11鈦合金鑄錠加熱到1100-1200℃之間，進行一火次鍛造，該火次的鍛造墩拔次數(shù)不超過兩墩兩拔，單次墩粗變形量為35%~50%，每錘壓下量為20mm~50mm，壓下速率為20mm/s~40mm/s，終鍛溫度不低于800℃，空冷后進行表面修磨處理，得到開坯后鍛坯；

5、?s2：反復墩拔；將s1得到的鍛坯加熱到1050-1200℃之間，進行一火次鍛造，該火次的鍛造墩拔次數(shù)不超過兩墩兩拔，將鑄錠拔長至橫截面邊長為180-200mm的方坯，水冷后進行表面修磨處理，得到開坯后方坯；

6、?s3：第一火粗軋；將s2制得的方坯加熱到950-1050℃，進行一火次軋制，得到直徑為φ90-110mm、長度大于9m的圓棒，要求圓棒的橢圓度不大于±5cm，空冷后進行圓棒扒皮，人工修磨；

7、?s4：切定尺；將修磨后的圓棒進行分切，每節(jié)圓棒長度為4-6m；

8、?s5：第二火粗軋；將s4中制得的圓棒加熱到900-1000℃，進行一火次軋制，得到直徑為φ8-10mm的盤圓，要求盤圓的橢圓度不大于±0.5cm，空冷后進行盤圓收卷，盤徑控制在0.8-1.1m；

9、?s6：盤圓熱處理；將s5制得的盤圓進行剝皮處理，去除量控制在0.2-0.5mm，剝皮后在真空爐內進行退火處理，加熱溫度750-850℃，保溫20-40min，爐冷至不高于100℃后出爐空冷；

10、?s7：輥模冷拉拔+連續(xù)退火；將s6得到的絲材在輥模拉絲機上進行反復冷拉拔和退火處理，得到目標直徑的鈦合金絲材；

11、?s8：表面處理；將s7得到的目標直徑的絲材進行超聲波清洗加拋光處理，得到尺寸符合精度要求的鈦合金絲材成品。

12、具體的，所述的s1中鈦合金鑄錠為ф550-650mm、單重2-5噸的車光鑄錠，表面無缺陷損傷。

13、具體的，所述的s2中墩拔變形量為35-55%，變形速率控制在20?-50mm/s。

14、具體的，所述的s3中軋制速率控制在0.2?-0.5m/s。

15、具體的，所述的s5中軋制速率控制在0.5?-1.0m/s。

16、具體的，所述的s7中反復冷拉拔和退火處理，根據(jù)絲材直徑的逐漸變細，確定每次退火之間進行1-3次的冷拉拔。

17、更具體的，所述的s7中在冷拉拔時，拉拔速度為5-20m/min，每拉拔道次變形量低于35%，絲材表面需涂覆乳化液作為拉拔潤滑劑。

18、具體的，所述的s7中退火處理的退火爐為連續(xù)充氬在線連續(xù)退火處理，爐內所充氬氣的純度≥99.999％，并保持有惰性氣體溢出為準的微正壓。

19、更具體的，所述的s7中連續(xù)退火溫度為700-900℃，保溫時間5-20min。

20、由于采用如上所述的技術方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性：

21、本發(fā)明有效結合了開坯鍛造、反復墩拔、軋制、真空除氫、輥模冷拉拔+連續(xù)退火以及表面處理等手段，嚴格控制開坯鍛造工藝、熱軋溫度等，使tc11鈦合金顯微組織獲得充分的細化和均勻化，有利于后續(xù)拉拔工序的順利實施；在后續(xù)直接進行輥模冷拉拔過程中，嚴格控制輥模冷拉拔道次變形量、冷拉拔速率等，避免了在拉拔過程中可能產(chǎn)生的裂紋、缺陷甚至斷絲現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時實現(xiàn)了傳統(tǒng)拉拔工藝中由于熱拉拔而無法實現(xiàn)鈦合金大單重拉拔的瓶頸，大大提高了生產(chǎn)效率和成材率，避免了拉拔過程中的滲氫和滲氧等諸多問題；在拉拔過程中，合理安排冷拉拔過程中的連續(xù)退火工序，有效去除了鈦合金絲材在拉拔過程可能產(chǎn)生由于局部變形不均勻導致的殘余應力，實現(xiàn)了靜態(tài)再結晶退火，進一步細化了晶粒組織，同時由于整個退火工藝完全在充氬環(huán)境中進行，有效避免了后續(xù)采用電解拋光或者酸洗來去除絲材表面的石墨或者磷酸化潤滑劑，從而實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。

技術特征：

1.一種tc11鈦合金高品質絲材加工工藝方法，其特征在于：具體步驟為：

2.根據(jù)權利要求1所述的tc11鈦合金高品質絲材加工工藝方法，其特征在于：所述的s1中鈦合金鑄錠為ф550-650mm、單重2-5噸的車光鑄錠，表面無缺陷損傷。

3.根據(jù)權利要求1所述的tc11鈦合金高品質絲材加工工藝方法，其特征在于：所述的s2中墩拔變形量為35-55%，變形速率控制在20-50mm/s。

4.根據(jù)權利要求1所述的tc11鈦合金高品質絲材加工工藝方法，其特征在于：所述的s3中軋制速率控制在0.2-0.5m/s。

5.根據(jù)權利要求1所述的tc11鈦合金高品質絲材加工工藝方法，其特征在于：所述的s5中軋制速率控制在0.5-1.0m/s。

6.根據(jù)權利要求1所述的tc11鈦合金高品質絲材加工工藝方法，其特征在于：所述的s7中反復冷拉拔和退火處理，根據(jù)絲材直徑的逐漸變細，確定每次退火之間進行1-3次的冷拉拔。

7.根據(jù)權利要求6所述的tc11鈦合金高品質絲材加工工藝方法，其特征在于：所述的s7中冷拉拔的速度為5-20m/min，每拉拔道次變形量低于35%，絲材表面需涂覆乳化液作為拉拔潤滑劑。

8.根據(jù)權利要求1所述的tc11鈦合金高品質絲材加工工藝方法，其特征在于：所述的s7中退火處理的退火爐為連續(xù)充氬在線連續(xù)退火處理，爐內所充氬氣的純度≥99.999％，并保持有惰性氣體溢出為準的微正壓。

9.根據(jù)權利要求8所述的tc11鈦合金高品質絲材加工工藝方法，其特征在于：所述的s7中連續(xù)退火溫度為700-900℃，保溫時間5-20min。

技術總結
本申請介紹了一種TC11鈦合金高品質絲材加工工藝方法，涉及拉絲工藝技術領域，具體步驟為：S1:開坯鍛造；S2：反復墩拔；S3：第一火粗軋；S4：切定尺；S5：第二火粗軋；S6：盤圓熱處理；S7：輥模冷拉拔+連續(xù)退火；S8：表面處理。本發(fā)明的工藝手段使TC11鈦合金顯微組織獲得充分的細化和均勻化，有利于后續(xù)拉拔工序的順利實施；在后續(xù)直接進行輥模冷拉拔過程中，嚴格控制輥模冷拉拔道次變形量、冷拉拔速率等，避免了在拉拔過程中可能產(chǎn)生的裂紋、缺陷甚至斷絲現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時實現(xiàn)了傳統(tǒng)拉拔工藝中由于熱拉拔而無法實現(xiàn)鈦合金大單重拉拔的瓶頸，大大提高了生產(chǎn)效率和成材率。

技術研發(fā)人員：王田軍,楊喜才,邵同勛
受保護的技術使用者：洛陽鈦鋯焊材實業(yè)有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/14