CN105251804B - 一种tc6钛合金六方棒的轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TC6钛合金六方棒的轧制方法，包括：选取组织性能满足国家标准要求的TC6钛合金圆棒棒坯；将棒坯的轧制孔型设计为平轧孔型、120°立轧孔型和成品轧孔型；将棒坯依次通过平轧孔型、120°立轧孔型和成品轧孔型进行轧制，得到成型棒坯；将得到成型棒坯进行电接触张力矫直处理；将处理后的成型棒坯放在大气炉进行大气退火处理，空冷至室温；将处理后的棒坯进行切头和表面处理，其中，表面处理采用先喷砂后酸洗的方式，最终制得TC6钛合金六方棒。本发明能够减少原材料的浪费，生产效率高，适合大规模生产，制得的TC6六方棒具有组织均匀性好、稳定性高的优点，能够应用到具有更高要求的技术领域。
Description
技术领域
本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种TC6钛合金六方棒的轧制方法。
背景技术
TC6钛合金是马氏体型α+β两相热强钛合金，是目前应用最广泛的Ti～Al～Mo～Cr～Fe～Si系钛合金，其名义成分为Ti～6Al～1.5Mo～2.5Cr～0.5Fe～0.3Si，可在400～450℃下长期工作，主要用于航空发动机叶片、转动件及紧固件。该合金不仅具有良好的热加工性能，并且具有较理想的综合力学性能，因此各飞机设计所和主机厂对TC6材料的需求日益增大。TC6六方棒的传统工艺采用棒材经车铣工艺生产而成，由于车铣工艺存在原材料浪费大、生产效率低下、制得的TC6六方棒稳定性差等缺点，不适宜大批量生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种TC6钛合金六方棒的轧制方法，解决了现有TC6六方棒生产工艺存在的原材料浪费大、制得的TC6六方棒稳定性差的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种TC6钛合金六方棒的轧制方法，具体包括以下步骤：
步骤1、选取轧制棒坯：
选取组织性能满足国家标准GB/T2965要求的TC6钛合金圆棒棒坯，棒坯表面粗糙度不大于3.2μm；
步骤2、设计轧制孔型：
将TC6钛合金圆棒棒坯的轧制孔型设计为平轧孔型、120°立轧孔型和成品轧孔型；
步骤3、将TC6钛合金圆棒棒坯依次通过步骤2设计的平轧孔型、120°立轧孔型和成品轧孔型进行轧制，得到成型棒坯；
步骤4、将步骤3得到成型棒坯进行电接触张力矫直处理；
步骤5、将步骤4处理后的成型棒坯放在大气炉进行大气退火处理，空气冷却至室温；
步骤6、将步骤5处理后的棒坯进行切头和表面处理，其中，表面处理采用先喷砂后酸洗的方式，最终制得TC6钛合金六方棒。
本发明的特点还在于，
步骤2中的轧制孔型设计还包括立轧孔型设计。
步骤3中还包括立轧孔型轧制，立轧孔型轧制位于平轧孔型轧制和120°立轧孔型轧制之间。
立轧孔型轧制工序的具体实施方法为：将棒坯通过立轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为15％～30％，轧制温度800～950℃。
步骤3的具体实施步骤为：
步骤3.1、将TC6钛合金圆棒棒坯采用电接触式加热装置加热至800～950℃，然后通过平轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为15％～30％；
步骤3.2、将步骤3.1得到的棒坯通过120°立轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为15％～30％，轧制温度800～950℃；
步骤3.3、将步骤3.2得到的棒坯先进行酸洗处理，酸洗过程需不断搅拌，酸洗时间为1～2h；再将酸洗后的棒坯通过成品轧孔型进行轧制，轧制机采用四辊可逆式轧机轧制，道次变形量为10％～15％，轧制温度不小于680℃。
步骤4中，矫直温度为800～950℃，矫直电流为1000～3000A，液压压力为5～40MPa，矫直长度为1.5～4.0m。
步骤5中，热处理温度为800～850℃、热处理时间为1～2h。
步骤6中，酸洗液为氢氟酸、硝酸和水的混合物，氢氟酸、硝酸和水的体积百分比为1:3:7。
本发明一种TC6钛合金六方棒的轧制方法的有益效果是，通采用锻造制备工艺，完全改变了TC6钛合金六方棒传统的车铣工艺，从而大大减少原材料的使用量，减少原材料的浪费；通过多种轧制孔型的轧制，能使坯料经过比传统方法更少的工艺流程得到成品，从而提高生产效率，适合大规模生产；并且，通过本发明工艺制得的TC6六方棒具有组织均匀性好、稳定性高的优点，能够应用到具有更高要求的技术领域。
附图说明
图1是本发明一种TC6钛合金六方棒的轧制方法的孔型设计图，其中，图1(a)为平轧孔型，图1(b)为立轧孔型，图1(c)为120°立轧孔型，图1(d)为成品孔型；
图2是本发明实施例1的孔型设计图，其中，图2(a)为平轧孔型，图2(b)为立轧孔型，图2(c)为120°立轧孔型，图2(d)为成品孔型；
图3是经本发明实施例1制得的TC6钛合金六方棒S14显微组织图；
图4是本发明实施例2的孔型设计图，其中，图4(a)为平轧孔型，图4(b)为120°立轧孔型，图4(c)为成品孔型；
图5是经本发明实施例2制得的TC6钛合金六方棒S22显微组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种TC6钛合金六方棒的轧制方法，具体包括以下步骤：
步骤1、选取轧制棒坯：
选取组织性能满足国家标准GB/T2965要求的TC6钛合金圆棒棒坯，棒坯表面粗糙度不大于3.2μm，棒坯规格大小依据成品和变形量30％～50％决定，其化学成分见表1；
表1 TC6钛合金圆棒棒坯成分表
步骤2、设计轧制孔型：
将TC6钛合金圆棒棒坯的轧制孔型设计为平轧孔型、立轧孔型、120°立轧孔型和成品轧孔型；
如图1(a)所示，为平轧孔型，其中R1为10～60mm，R2为20～80mm，h＝1/2(S±1)mm(注：S为六方棒规格大小)，b＝S+(3～7)mm，r＝2～5mm；
如图1(b)所示，为立轧孔型，其中R为10～80mm，h＝S+(0.5～3.0)mm，b＝S+(3～6)mm，r1和r2为1～4mm，α＝60～90°；
如图1(c)所示，为120°立轧孔型，其中α＝(120±2)°，r＝2～4mm，b＝S+(3～+∝)；
如图1(d)所示，为成品孔型，其中h＝1/2〔S+(0～0.5)〕，α＝120～(0～2)°，r＝1～3mm。
步骤3、将TC6钛合金圆棒棒坯依次通过步骤2设计的平轧孔型、立轧孔型、120°立轧孔型和成品轧孔型进行轧制，得到成型棒坯；
步骤3.1、将TC6钛合金圆棒棒坯采用电接触式加热装置加热至800～950℃，然后通过平轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为15％～30％；
步骤3.2、将步骤3.1得到的棒坯通过立轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为15％～30％，轧制温度800～950℃；
步骤3.3、将步骤3.2得到的棒坯通过立轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为15％～30％，轧制温度800～950℃；
步骤3.4、将步骤3.3得到的棒坯先进行酸洗处理，酸洗过程需不断搅拌，酸洗时间为1～2h；再将酸洗后的棒坯通过成品轧孔型进行轧制，轧制机采用四辊可逆式轧机轧制，道次变形量为10％～15％，轧制温度不小于680℃；
步骤4、将步骤3得到成型棒坯进行电接触张力矫直处理，矫直温度为800～950℃，矫直电流为1000～3000A，液压压力为5～40MPa，矫直长度为1.5～4.0m；
步骤5、将步骤4处理后的成型棒坯放在大气炉进行大气退火处理，热处理温度为800～850℃、热处理时间为1～2h，空气冷却至室温；
步骤6、将步骤5处理后的棒坯进行切头和表面处理，，其中，表面处理采用先喷砂后酸洗的方式；酸洗液为氢氟酸、硝酸和水的混合物，氢氟酸、硝酸和水的体积百分比为1:3:7，最终制得TC6钛合金六方棒。
实施例1
制备TC6钛合金六方棒S14：
选取组织性能满足国家标准GB/T2965要求的TC6钛合金圆棒棒坯，Φ19.6mm，棒坯表面粗糙度3.2μm；将TC6钛合金圆棒棒坯的轧制孔型设计为平轧孔型、立轧孔型、120°立轧孔型和成品轧孔型，其孔型设计如图2所示，
图2(a)为平轧孔型：其中R1为15mm，R2为20，h＝6.7mm，b＝18mm，r＝3mm；
图2(b)为立轧孔型，其中R为20mm，h＝10.8mm，b＝21mm，r1和r2为2mm，α＝80°；
图2(c)为120°立轧孔型，其中α＝120°，r＝2mm，b＝18.6mm；
图2(d)为成品轧孔型，其中h＝7mm，α＝120°，r＝1mm。
将TC6钛合金圆棒棒坯采用电接触式加热装置加热至800℃，然后通过平轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为15％；将得到的棒坯通过立轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为15％，轧制温度800℃；将得到的棒坯通过立轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为15％，轧制温度800℃；将得到的棒坯先进行酸洗处理，酸洗过程需不断搅拌，酸洗时间为1h；再将酸洗后的棒坯通过成品轧孔型进行轧制，轧制机采用四辊可逆式轧机轧制，道次变形量为10％，轧制温度680℃；将得到成型棒坯进行电接触张力矫直处理，矫直温度为800℃，矫直电流为1000A，液压压力为5MPa，矫直长度为1.5m；将处理后的成型棒坯放在大气炉进行大气退火处理，热处理温度为800℃、热处理时间为1h，空气冷却至室温；将处理后的棒坯进行切头和表面处理，其中，表面处理采用先喷砂后酸洗的方式，酸洗液为氢氟酸、硝酸和水的混合物，氢氟酸、硝酸和水的体积百分比为1:3:7；最终制得TC6钛合金六方棒。采用本实施例制得的产品性能检测见表2，显微组织金相图见图3，所制得的TC6钛合金六方棒组织结构均匀。
表2 TC6六方棒S14性能结果
实施例2
制备TC6钛合金六方棒S22：
选取组织性能满足国家标准GB/T2965要求的TC6钛合金圆棒棒坯，Φ28mm，棒坯表面粗糙度3μm；将TC6钛合金圆棒棒坯的轧制孔型设计为平轧孔型、120°立轧孔型和成品轧孔型，其孔型设计如图4所示，
图4(a)为平轧孔型：其中R1为45mm，R2为50，h＝12.4mm，b＝21mm，r＝4mm；
图4(b)为120°立轧孔型，其中α＝120°，r＝2mm，b＝45.6mm；
图4(c)为成品轧孔型，其中h＝11mm，α＝120°，r＝1.5mm。
将TC6钛合金圆棒棒坯采用电接触式加热装置加热至900℃，然后通过平轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为25％；将得到的棒坯通过120°立轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为25％，轧制温度900℃；将得到的棒坯先进行酸洗处理，酸洗过程需不断搅拌，酸洗时间为1.5h；再将酸洗后的棒坯通过成品轧孔型进行轧制，轧制机采用四辊可逆式轧机轧制，道次变形量为12％，轧制温度700℃；将得到成型棒坯进行电接触张力矫直处理，矫直温度为900℃，矫直电流为2000A，液压压力为25MPa，矫直长度为3m；将处理后的成型棒坯放在大气炉进行大气退火处理，热处理温度为830℃、热处理时间为1.5h，空气冷却至室温；将处理后的棒坯进行切头和表面处理，其中，表面处理采用先喷砂后酸洗的方式，酸洗液为氢氟酸、硝酸和水的混合物，氢氟酸、硝酸和水的体积百分比为1:3:7，最终制得TC6钛合金六方棒。采用本实施例制得的产品性能检测见表3，显微组织金相图见图5，所制得的TC6钛合金六方棒组织结构均匀。
表3 TC6钛合金六方棒S22性能结果
实施例3
制备TC6钛合金六方棒S14：
选取组织性能满足国家标准GB/T2965要求的TC6钛合金圆棒棒坯，Φ19.6mm，棒坯表面粗糙度2.2μm；将TC6钛合金圆棒棒坯的轧制孔型设计为平轧孔型、立轧孔型、120°立轧孔型和成品轧孔型，其孔型设计同实施例1，将TC6钛合金圆棒棒坯采用电接触式加热装置加热至950℃，然后通过平轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为30％；将得到的棒坯通过立轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为30％，轧制温度950℃；将得到的棒坯通过立轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为30％，轧制温度950℃；将得到的棒坯先进行酸洗处理，酸洗过程需不断搅拌，酸洗时间为2h；再将酸洗后的棒坯通过成品轧孔型进行轧制，轧制机采用四辊可逆式轧机轧制，道次变形量为15％，轧制温度720℃；将得到成型棒坯进行电接触张力矫直处理，矫直温度为950℃，矫直电流为3000A，液压压力为40MPa，矫直长度为4m；将处理后的成型棒坯放在大气炉进行大气退火处理，热处理温度为850℃、热处理时间为2h，空气冷却至室温；将处理后的棒坯进行切头和表面处理，其中，表面处理采用先喷砂后酸洗的方式，酸洗液为氢氟酸、硝酸和水的混合物，氢氟酸、硝酸和水的体积百分比为1:3:7；最终制得TC6钛合金六方棒。
Claims (5)
1.一种TC6钛合金六方棒的轧制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、选取轧制棒坯：
选取组织性能满足国家标准GB/T2965要求的TC6钛合金圆棒棒坯，棒坯表面粗糙度不大于3.2μm；
步骤2、设计轧制孔型：
将TC6钛合金圆棒棒坯的轧制孔型设计为平轧孔型、120°立轧孔型和成品轧孔型；
步骤3、将TC6钛合金圆棒棒坯依次通过步骤2设计的平轧孔型、120°立轧孔型和成品轧孔型进行轧制，得到成型棒坯；具体实施步骤为：
步骤3.1、将TC6钛合金圆棒棒坯采用电接触式加热装置加热至800～950℃，然后通过平轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为15％～30％；
步骤3.2、将步骤3.1得到的棒坯通过120°立轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为15％～30％，轧制温度800～950℃；
步骤3.3、将步骤3.2得到的棒坯先进行酸洗处理，酸洗过程需不断搅拌，酸洗时间为1～2h；再将酸洗后的棒坯通过成品轧孔型进行轧制，轧制机采用四辊可逆式轧机轧制，道次变形量为10％～15％，轧制温度不小于680℃；
步骤4、将步骤3得到成型棒坯进行电接触张力矫直处理，矫直温度为800～950℃，矫直电流为1000～3000A，液压压力为5～40MPa，矫直长度为1.5～4.0m；
步骤5、将步骤4处理后的成型棒坯放在大气炉进行大气退火处理，处理温度为800～850℃，热处理时间为1～2h，空气冷却至室温；
步骤6、将步骤5处理后的棒坯进行切头和表面处理，其中，表面处理采用先喷砂后酸洗的方式，最终制得TC6钛合金六方棒。
2.根据权利要求1所述的一种TC6钛合金六方棒的轧制方法，其特征在于，所述步骤2中的轧制孔型设计还包括60～90°立轧孔型设计。
3.根据权利要求2所述的一种TC6钛合金六方棒的轧制方法，其特征在于，所述步骤3中还包括60～90°立轧孔型轧制工序，所述60～90°立轧孔型轧制位于平轧孔型轧制和120°立轧孔型轧制之间。
4.根据权利要求3所述的一种TC6钛合金六方棒的轧制方法，其特征在于，所述60～90°立轧孔型轧制工序的具体实施方法为：将棒坯通过60～90°立轧孔型进行轧制，轧制机采用两辊可逆式轧机，道次变形量为15％～30％，轧制温度800～950℃。
5.根据权利要求1所述的一种TC6钛合金六方棒的轧制方法，其特征在于，所述步骤6中，酸洗的洗液为氢氟酸、硝酸和水的混合物，氢氟酸、硝酸和水的体积百分比为1:3:7。
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