AlNb基合金大規(guī)格均勻細(xì)晶棒材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于Ti-Al系金屬間化合物材料加工技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種TisAlNb基合金大 規(guī)格均勻細(xì)晶棒材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] TisAl師基合金屬于Ti-Al系金屬間化合物材料，它綜合了 TisAl與TiAl的性能優(yōu) 點，具有較好的室溫塑初性，高的比強(qiáng)度，良好的蠕變抗力與抗氧化性能，同時兼具較好的 高溫成形能力，是一種極具潛力的輕質(zhì)耐高溫結(jié)構(gòu)材料，有望替代傳統(tǒng)的儀基高溫合金成 為航空航天發(fā)動機(jī)熱端部件、高超音速飛行器尾艙與熱防護(hù)結(jié)構(gòu)等部件的重要選材，對于 提高發(fā)動機(jī)的推重比，增加武器裝備的耐溫等級具有重要作用。制造航空、航天領(lǐng)域大尺寸 的結(jié)構(gòu)鍛件，如發(fā)動機(jī)機(jī)厘，盤形件等，需要大規(guī)格的巧料，同時為提高巧料的成形能力并 滿足最終鍛件的性能要求，巧料的組織要求均勻細(xì)小。雖然TisAlNb基合金具有一定的熱工 藝塑性，其半成品及最終成品部件的制備均可采用類似傳統(tǒng)鐵合金的工藝。但作為一種金 屬間化合物材料，其又具有自身的工藝特點。變形抗力大、工藝塑性不足與裂紋敏感性高的 問題一直是制約TisAlNb基合金大規(guī)格均勻細(xì)晶棒材制備需要克服的技術(shù)難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是:提供一種TisAlNb基合金大規(guī)格均勻細(xì)晶棒材的制備方法，W便 克服TisAWb基合金鑄錠變形抗力大，工藝塑性不足，鍛后組織均勻性差，鍛造易開裂及成 材率低的難題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種TisAlNb基合金大規(guī)格均勻細(xì)晶棒材的制備方法，大規(guī) 格棒材是指直徑為150mm~500mm的棒材，其特征在于，制備的步驟如下：
[0005] 1、成分均勻化處理:將TisAlNb基合金鑄錠放入加熱爐進(jìn)行成分均勻化處理，加熱 溫度為1150°C~1250°C，保溫時間為lOh~30h，爐冷或空冷;鑄錠入爐前表面涂覆0.1mm~ 3mm厚的耐高溫防氧化涂料；
[0006] 2、開巧鍛造:對步驟1獲得的巧料進(jìn)行3火次~5火次軟包套開巧鐵拔鍛造，巧料的 始鍛溫度為1050°C~1200°C，每火次完成一鐵一拔，鐵拔變形量均為25%~45%，終鍛溫度 不低于800°C，每火次鍛后自然冷卻；
[0007] 3、β轉(zhuǎn)變溫度W下鍛造:在950°C~1050°C的始鍛溫度區(qū)間對步驟2獲得的鍛巧進(jìn) 行1火次~2火次軟包套鐵拔鍛造，每火次完成一鐵一拔，鐵拔變形量均為25 %~45%，終鍛 溫度不低于750°C，每火次鍛后自然冷卻；
[000引4、測試鍛巧的β轉(zhuǎn)變溫度Te:按照國標(biāo)GB/T 23605的方法測試步驟3獲得的鍛巧的 0轉(zhuǎn)變溫度Te;
[0009] 5、β轉(zhuǎn)變溫度W上鍛造:在TeW上20°C~50°C的始鍛溫度區(qū)間對步驟3獲得的鍛巧 進(jìn)行1火次~3火次軟包套鐵拔鍛造;每火次完成一鐵一拔，鐵拔變形量均為25%~45 %，終 鍛溫度不低于800°C，每火次鍛后自然冷卻；
[0010] 6、β轉(zhuǎn)變溫度w下鍛造:在TeW下20°C~100°C的始鍛溫度區(qū)間對步驟5獲得的鍛 巧進(jìn)行5火次~10火次軟包套鐵拔鍛造，每火次完成一鐵一拔，鐵拔變形量均為25%~ 45 %，終鍛溫度不低于750°C，每火次鍛后自然冷卻；
[0011] 7、滾圓成形:在TeW下20°C~100°C的始鍛溫度區(qū)間對步驟6獲得的鍛巧進(jìn)行1火 次~2火次軟包套滾圓成形，每火次變形量為15%~30%，終鍛溫度不低于700°C，每火次鍛 后自然冷卻，獲得TisAlNb基合金大規(guī)格均勻細(xì)晶棒材。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點是:提供了一種TisAlNb基合金大規(guī)格均勻細(xì)晶棒材的制備方法，克 服了 TisAWb基合金鑄錠變形抗力大，工藝塑性不足，鍛后組織均勻性差，鍛造易開裂及成 材率低的難題，實現(xiàn)棒材高效穩(wěn)定的制備。
[0013] 本發(fā)明利用形變再結(jié)晶原理，通過不同溫度下多火次的熱機(jī)械處理破碎TisAlNb 基合金粗大的鑄態(tài)組織，經(jīng)過多火次累積的鍛造變形與再結(jié)晶作用，細(xì)化了棒材組織的同 時，保證了棒材組織的均勻性，同時結(jié)合軟包套鍛造工藝，有效防止巧料鍛造開裂，大幅提 高成材率，最終實現(xiàn)規(guī)格為Φ (150~500)mm均勻細(xì)晶棒材的制備。所制棒材的低倍組織為 均勻的模糊晶，原始β晶粒尺寸在200皿W下。
[0014] 利用本發(fā)明制備的組織均勻細(xì)小的棒材，作為鍛巧在后續(xù)的鍛件制備過程中，成 形能力大大提高，不易開裂，從而能夠保證鍛件的尺寸精度，組織均勻性與力學(xué)性能的穩(wěn)定 性。為高質(zhì)量TisAlNb基合金鍛件的制備奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，助力TisAlNb基合金的工程化應(yīng) 用。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明實施例1制備的〇200mm規(guī)格棒材的顯微組織照片。
[0016] 圖2為本發(fā)明實施例2制備的〇300mm規(guī)格棒材的顯微組織照片。
[0017] 圖3為本發(fā)明實施例3制備的〇400mm規(guī)格棒材的顯微組織照片。
【具體實施方式】
[0018] 下面對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。一種TisAlNb基合金大規(guī)格均勻細(xì)晶棒材的制 備方法，大規(guī)格棒材是指直徑為150mm~500mm的棒材，其特征在于，制備的步驟如下：
[0019] 1、成分均勻化處理:將TisAlNb基合金鑄錠放入加熱爐進(jìn)行成分均勻化處理，加熱 溫度為1150°C~1250°C，保溫時間為lOh~30h，爐冷或空冷;鑄錠入爐前表面涂覆0.1mm~ 3mm厚的耐高溫防氧化涂料；
[0020] 2、開巧鍛造:對步驟1獲得的巧料進(jìn)行3火次~5火次軟包套開巧鐵拔鍛造，巧料的 始鍛溫度為1050°C~1200°C，每火次完成一鐵一拔，鐵拔變形量均為25%~45%，終鍛溫度 不低于800°C，每火次鍛后自然冷卻；
[0021] 3、β轉(zhuǎn)變溫度W下鍛造:在950°C~1050°C的始鍛溫度區(qū)間對步驟2獲得的鍛巧進(jìn) 行1火次~2火次軟包套鐵拔鍛造，每火次完成一鐵一拔，鐵拔變形量均為25 %~45%，終鍛 溫度不低于750°C，每火次鍛后自然冷卻；
[0022] 4、現(xiàn)聯(lián)鍛巧的β轉(zhuǎn)變溫度Te:按照國標(biāo)GB/T 23605的方法測試步驟3獲得的鍛巧的 0轉(zhuǎn)變溫度Te;
[0023] 5、β轉(zhuǎn)變溫度W上鍛造:在TeW上20°C~50°C的始鍛溫度區(qū)間對步驟3獲得的鍛巧 進(jìn)行1火次~3火次軟包套鐵拔鍛造;每火次完成一鐵一拔，鐵拔變形量均為25%~45 %，終 鍛溫度不低于800°C，每火次鍛后自然冷卻；
[0024] 6、β轉(zhuǎn)變溫度W下鍛造:在TeW下20°C~100°C的始鍛溫度區(qū)間對步驟5獲得的鍛 巧進(jìn)行5火次~10火次軟包套鐵拔鍛造，每火次完成一鐵一拔，鐵拔變形量均為25%~ 45 %，終鍛溫度不低于750°C，每火次鍛后自然冷卻；
[0025] 7、滾圓成形：在TeW下20°C~100°C的始鍛溫度區(qū)間對步驟6獲得的鍛巧進(jìn)行1火 次~2火次軟包套滾圓成形，每火次變形量為15%~30%，終鍛溫度不低于700°C，每火次鍛 后自然冷卻，獲得TisAlNb基合金大規(guī)格均勻細(xì)晶棒材。
[0026] 上述的一種TisAWb基合金大規(guī)格均勻細(xì)晶棒材的制備方法，其特征在于，步驟1 中所述耐高溫防氧化涂料選用北京天力創(chuàng)公司的產(chǎn)品，型號為TB1200-15、TB1200-16、TB5- 2、TB1260-16或TB1260-18。
[0027] 上述的一種TisAWb基合金大規(guī)格均勻細(xì)晶棒材的制備方法，其特征在于，步驟2 中第一火次鍛造溫度為1150°C~1200°C，W后每火次鍛造溫度降低30°C~50°C。
[00%]上述的一種TisAWb基合金大規(guī)格均勻細(xì)晶棒材的制備方法，其特征在于，步驟2、 步驟3、步驟5、步驟6和步驟7中所述的鍛造采用軟包套鍛造，即鍛巧保溫結(jié)束出爐后立即包 裹厚度不小于15mm的保溫棉，之后鍛造形成鍛巧。
[0029] 上述的一種TisAWb基合金大規(guī)格均勻細(xì)晶棒材的制備方法，其特征在于，步驟5 中鍛巧分階段加熱至始鍛溫度，第一階段950°C~1050°C，保溫1~化，第二階段，始鍛溫度， 保溫化~地。
[0030] 實施例1
[0031] 本實施例W Φ 200mm棒材為目標(biāo)，包括W下步驟：
[0032] 1、對鑄錠進(jìn)行1180°C保溫lOh的成分均勻化熱處理，鑄錠入爐前涂覆0.5mm厚型號 為TB5-2的耐高溫防氧化涂料；
[0033] 2、對步驟1獲得的巧料在1050°C~1150°C的始鍛溫度區(qū)間進(jìn)行3火次的軟包套開 巧鍛造;第一火次鍛造溫度1150°C，W后每火次鍛造溫度降低50°C;鍛巧出爐后快速包裹厚 度為20mm的保溫棉再鍛造;每火次完成一鐵一拔，鐵拔變形量均為40 % ;終鍛溫度不低于 800°C，每火次鍛后自然冷卻；
[0034] 3、對步驟2獲得的鍛巧在1000°C的始鍛溫度進(jìn)行1火次軟包套鍛造;鍛巧出爐后快 速包裹厚度為20mm的保溫棉再鍛造;完成一鐵一拔，鐵拔變形量均為35 % ;終鍛溫度不低于 750°C，鍛后自然冷卻；
[0035] 4、根據(jù)國標(biāo)GB/T 23605的方法測試步驟3獲得的鍛巧的β轉(zhuǎn)變溫度Te;
[0036] 5、對步驟3獲得的鍛巧在TeW上30°C的始鍛溫度進(jìn)行1火次軟包套鍛造;鍛巧分兩 階段加熱，第一階段950°C，保溫比，第二階段，始鍛溫度，保溫2.化;鍛巧出爐后快速包裹厚 度為20mm的保溫棉再鍛造;完成一鐵一拔，鐵拔變形量均為40% ;終鍛溫度不低于800°C，鍛 后自然冷卻；
[0037] 6、對步驟5獲