本發(fā)明涉及鈦合金制備，具體涉及一種ti-5al-3v-4fe鈦合金小規(guī)格棒材的制備方法。

背景技術(shù)：

1、鈦及鈦合金具有強度高、密度小、彈性模量低、熱膨脹系數(shù)低、無磁性、熱導(dǎo)率低、低溫性能良好、耐腐蝕和對環(huán)境無污染等一系列優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航天航空、艦艇船舶、石油化工等多個領(lǐng)域，隨著技術(shù)的發(fā)展，目前對鈦合金的需求越來越大。但相比于鋼鐵等其他合金，鈦及鈦合金較高的生產(chǎn)成本限制了其更為廣泛的應(yīng)用，因此低成本鈦合金成為了現(xiàn)如今鈦行業(yè)的研究重點。fe元素是鈦合金低成本化最常使用的元素之一，它具有以下特點：①價格較低；②分布廣泛，開采容易；③β相穩(wěn)定能力強。

2、ti-al-v-fe系列合金是美國ati公司研發(fā)的一種取代tc4的新型鈦合金，其不僅具有較高的強度，同時耐磨耐腐蝕性能、延展性能等綜合性能優(yōu)異且成本較低。該系列合金添加fe元素代替部分v作為β穩(wěn)定元素，它具有以下幾個特點：fe價格便宜，在地殼中分布廣泛容易獲取；穩(wěn)定鈦合金中β相的能力較強，有利于促進β鈦的形成；擴散速率較常用的β穩(wěn)定元素mo、v要快，縮短了時效時間，節(jié)省熱處理時間，降低成本；并且提高鈦合金強硬度，有利于鈦合金切削，降低加工成本。但是由于fe元素會降低鈦合金的塑性，對于ti-al-v-fe合金小規(guī)格棒材，現(xiàn)有制造方法難以實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種ti-5al-3v-4fe鈦合金小規(guī)格棒材的制備方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

2、一種ti-5al-3v-4fe鈦合金小規(guī)格棒材的制備方法，包括：

3、步驟1：將中間合金包和海綿鈦采用真空感應(yīng)熔煉工藝在真空自耗電弧爐中熔煉出ti-5al-3v-4fe鈦合金鑄錠；所述ti-5al-3v-4fe鈦合金鑄錠由以下質(zhì)量百分數(shù)的成分組成：al?4.5％～5.5％，v?3.0％～4.0％，fe?3.5％～4.5％，o?0.1％～0.15％，其余為ti；所述ti-5al-3v-4fe鈦合金鑄錠的直徑≥400mm、重≥0.8噸；

4、步驟2：將所述ti-5al-3v-4fe鈦合金鑄錠加熱至tβ+(200～300℃)，并保溫100～300min后，在相變點以上對其進行開坯鍛造，得到ti-5al-3v-4fe鈦合金圓柱鍛坯，所述ti-5al-3v-4fe鈦合金圓柱鍛坯的直徑為420～480mm；

5、步驟3：將所述ti-5al-3v-4fe鈦合金圓柱鍛坯加熱至tβ－(30～60℃)～tβ+(100～200)℃，并保溫60～240min后，采用多火次大塑性變形鍛造工藝，制備出ti-5al-3v-4fe鈦合金棒坯，所述ti-5al-3v-4fe鈦合金棒坯的直徑為110～140mm；

6、步驟4：將所述ti-5al-3v-4fe鈦合金棒坯加熱至至tβ－

7、(30～50)℃，并依據(jù)棒坯直徑mm×保溫系數(shù)0.5～0.8min/mm確定保溫時間保溫后，利用徑向鍛造的方式進行鍛造，得到ti-5al-3v-4fe鈦合金棒材半成品；整個徑向鍛造過程每火次的拉打速度為2～4m/min，并在5min內(nèi)完成，通過多火次生產(chǎn)最終得到ti-5al-3v-4fe鈦合金小規(guī)格成品棒材，所述成品棒材的直徑為25～100mm。

8、進一步地，所述步驟1中：所述真空感應(yīng)熔煉工藝的熔煉電流為9～12ka，熔煉電壓30～40v，熔煉真空度為≤7pa。

9、進一步地，所述開坯鍛造的鍛造比為2.2-6，變形速度為20-50mm/s。

10、進一步地，所述步驟3中，所述多火次大塑性變形鍛造工藝為多火次的鐓拔→開方→滾圓；其中，除最后一火次外每火次的鍛造比為1.5～4，變形速度為20～50mm/s，最后一火次鍛造比為1.5～2，變形速度為10～30mm/s。

11、進一步地，所述步驟4中，所述徑向鍛造每火次變形道次為3～5道次，且第一道次與第二道次鍛造比為1.5～3，后續(xù)道次鍛造比為1.5～2，最后一道次為整形校平道次，所述整形道次后的減徑量小于7mm。

12、本發(fā)明的有益效果：

13、通過設(shè)計合理的工藝路線，最終突破ti-al-v-fe鈦合金小規(guī)格棒材制備關(guān)鍵技術(shù)，所制備的ti-5al-3v-4fe鈦合金小規(guī)格棒材的外形質(zhì)量、高低倍組織、力學(xué)性能和探傷水平均能滿足我國對于ti-al-v-fe型高強低成本鈦合金產(chǎn)品的需求。

14、以下將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。

技術(shù)特征：

1.一種ti-5al-3v-4fe鈦合金小規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ti-5al-3v-4fe鈦合金小規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，所述步驟1中：所述真空感應(yīng)熔煉工藝的熔煉電流為9～12ka，熔煉電壓30～40v，熔煉真空度為≤7pa。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ti-5al-3v-4fe鈦合金小規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，所述開坯鍛造的鍛造比為2.2～6，變形速度為20～50mm/s。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ti-5al-3v-4fe鈦合金小規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，所述多火次大塑性變形鍛造工藝為多火次的鐓拔→開方→滾圓；其中，除最后一火次外每火次的鍛造比為1.5～4，變形速度為20～50mm/s，最后一火次鍛造比為1.5～2，變形速度為10～30mm/s。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ti-5al-3v-4fe鈦合金小規(guī)格棒材的制備方法，其特征在于，所述步驟4中，所述徑向鍛造每火次變形道次為3～5道次，且第一道次與第二道次鍛造比為1.5～3，后續(xù)道次鍛造比為1.5～2，最后一道次為整形校平道次，所述整形道次后的減徑量小于7mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種Ti?5Al?3V?4Fe鈦合金小規(guī)格棒材的制備方法，首先熔煉生產(chǎn)出Ti?5Al?3V?4Fe鈦鈦合金鑄錠，將鑄錠加熱和保溫一定時間后利用自由鍛壓機采用自由鍛工藝經(jīng)多火次的鐓拔、開方、滾圓制成中間棒坯，棒坯經(jīng)表面處理后，利用精鍛機采用徑向鍛造的方式進行小規(guī)格棒材的生產(chǎn)，在設(shè)計的溫度下保溫一定時間后最終生產(chǎn)出Ti?5Al?3V?4Fe鈦合金小規(guī)格棒材，生產(chǎn)出的Ti?Al?V?Fe鈦合金小規(guī)格棒材符合相關(guān)應(yīng)用需求，滿足了我國對于高強低成本鈦合金材料的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：何書林,董軼,劉繼雄,李巍,段曉輝,王小翔,王穎,趙金星,張曉龍,鄭鵬飛,傅開,楊蘭蘭,張歡,雷夢妮,王文波,韓琛宜
受保護的技術(shù)使用者：寶雞鈦業(yè)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9