Ti-6Al-4V ELI鈦合金寬幅板坯鍛造工藝研究

在Ti-6Al-4V合金基礎(chǔ)上改進的Ti-6Al-4VELI鈦合金是一種損傷容限型鈦合金，具有中等強度、高損傷容限和長疲勞壽命等特點。與其他中等強度鈦合金相比，在強度和塑性水平相當(dāng)?shù)那闆r下，Ti-6Al-4VELI鈦合金具有相當(dāng)高的斷裂韌度和抗疲勞裂紋擴展能力，廣泛地應(yīng)用于制造深潛器耐壓殼體。

鈦合金成品板材對組織均勻性要求較高，在實際的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)一些組織不均勻現(xiàn)象，造成成品板材不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。因鈦合金具有組織遺傳性，因此鍛造板坯的組織形態(tài)和均勻性對軋制的成品板材具有決定性的影響。

科研人員主要研究了板坯鍛造工藝及變形參數(shù)對板坯組織形態(tài)和性能的影響。目的在于選出較合理的板坯鍛造工藝，提高板坯質(zhì)量，為后期成品板材的軋制奠定基礎(chǔ)。

實驗選用規(guī)格為Φ920/7200kg的Ti-6Al-4VELI鑄錠，鑄錠經(jīng)三次真空自耗電弧爐熔煉，以保證鑄錠成分均勻，最終扒皮去除表面缺陷。其化學(xué)成分符合GB/T3620的規(guī)定。

采用80/100MN快鍛機進行鍛造。為保證板坯的組織均勻性，工藝設(shè)計為在單相區(qū)采用多火次鐓拔工藝，保證總變形大于80%，從而使鑄態(tài)組織充分破碎，晶粒細化。兩相區(qū)采用多火次鐓拔工藝，保證總變形大于70%的變形量，繼續(xù)細化晶粒，保證組織均勻性，并且使原直徑為Φ920mm鑄錠墩粗至Φ1150mm。同時為使板坯寬度滿足≥1750mm尺寸要求，采用橫向?qū)捳梗磁髁祥L度方向與錘頭長度方向平行；利用最小阻力原理，逐步展寬，最終得到滿足軋制工藝設(shè)計要求的寬幅板坯。經(jīng)計算Ti-6Al-4VELI鈦合金板坯在兩相區(qū)鐓拔時所需最大變形壓力為56MN，橫向?qū)捳棺畲笞冃螇毫?2MN，即表明利用80/100MN快鍛機，采用鐓拔加橫向?qū)捳构に嚨腻懺旆椒ㄊ强尚械?。實際生產(chǎn)中，設(shè)備系統(tǒng)顯示實測最大變形壓力為62MN。最終鍛造出軋制用板坯的規(guī)格為230×1750×≥4000mm。試驗結(jié)果表明：

（1）通過利用80/100MN油壓機，采用橫向?qū)捳瑰懺旃に嚳缮a(chǎn)出尺寸規(guī)格為230×1780×≥4000mm的Ti-6Al-4VELI鈦合金寬幅板坯。

（2）通過設(shè)計合理的鍛造工藝和變形參數(shù)，使板坯組織均勻，性能滿足要求，為軋制奠定基礎(chǔ)。