本發明屬于金屬材料加工技術領域，具體涉及一種大規格鈦合金棒材的加工方法。,
背景技術：
鈦及鈦合金由于其優異的耐腐蝕性能和高比強度、強的人體親和力等特性，廣泛應用于航空航天、汽車、工具連接件、醫療等領域，用戶對鈦合金棒材的規格需求逐年增大。
鈦及鈦合金棒材生產的傳統方法一般為鍛造，但傳統的鍛造方法具有勞動強度大，生產效率低，產品尺寸規格小，外形質量差、物理性能不穩定等缺點，已經不適合大規格鈦合金棒材的加工。
技術實現要素：
本發明解決了現有技術的不足，提供一種大規格鈦合金棒材的加工方法，規格大、外形質量優、顯微組織均勻，力學性能良好，滿足對用戶對大規格鈦合金棒材的需求。
本發明所采用的技術方案是：一種大規格鈦合金棒材的加工方法，包括以下步驟：
步驟一、開坯鍛造
采用直徑為φ510mm～φ720mm鈦合金鑄錠，切除鑄錠冒口后將鈦合金
鑄錠在鍛造爐里加熱至850℃～950℃保溫90min，≥120min升溫至1150℃～1250℃，保溫240min～270min后在鍛造機上開坯鍛造，所述開坯鍛造采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式，通過一次火次得到直徑為φ460mm～φ490mm初級鍛坯，始鍛溫度≥1100℃，終鍛溫度≥820℃，采用水冷的冷卻方式；
步驟二、中間鍛造
在鍛造機上將上述初級鍛坯進行三次火次的中間鍛造，中間鍛造采軸
向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式，得到φ460mm～φ490mm中間鍛坯，采用水冷的冷卻方式；
步驟三、過度鍛造
將上述φ460mm～φ490mm中間鍛坯在鍛造爐里加熱至800℃～900℃保
溫60min，≥60min，升溫至960℃～1060℃，保溫240min，后在鍛造機上采用軸向鐓粗與軸向拉拔的鍛造方式，將中間鍛坯鍛造成φ420mm～φ440mm過度鍛坯，始鍛溫度≥930℃，終鍛溫度≥750℃，采用水冷的冷卻方式；
步驟四、半成品鍛造
將上述φ420mm～440mm過度鍛坯在鍛造爐里加熱至800℃～900℃保
溫60min，≥60min升溫至950℃～1150℃，保溫210min，后在鍛造機上采用拉拔的鍛造方式，將中間鍛坯鍛造成φ280mm～φ300mm半成品鍛坯，始鍛溫度≥930℃，終鍛溫度≥750℃，采用空冷的冷卻方式；
步驟五、成品鍛造
將上述φ280mm～φ300mm半成品鍛坯在鍛造爐里加熱至950℃～1050℃保溫180min，后在鍛造機上采用拉拔的鍛造方式，將半成品鍛坯鍛造成φ265mm～φ290mm的成品鍛坯；
步驟六、退火
對上述成品鍛坯進行兩次退火后，檢測包裝。
優選的，
第一次火次的中間鍛造為，
將上述初級鍛坯在鍛造爐里加熱至800℃～900℃保溫60min，≥90min
升溫至1020℃～1120℃，保溫240min，后在鍛造機上采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式，將初級鍛坯鍛造成φ460mm～φ490mm的中間鍛坯ⅰ；始鍛溫度≥970℃，終鍛溫度≥750℃；
第二次火次的中間鍛造為，
將中間鍛坯ⅰ在鍛造爐里加熱至800℃～900℃保溫60min，≥90min升溫至980℃～1080℃，保溫240min，后在鍛造機上采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式，將初級鍛坯鍛造成φ460mm～φ490mm的中間鍛坯ⅱ。始鍛溫度≥950℃，終鍛溫度≥750℃；
第三次火次的中間鍛造為，
將中間鍛坯ⅱ在鍛造爐里加熱至800℃～900℃保溫60min，≥60min升溫至970℃～1070℃，保溫240min，后在鍛造機上采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式，將初級鍛坯鍛造成φ460mm～φ490mm的中間鍛坯ⅲ；
始鍛溫度≥940℃，終鍛溫度≥750℃。
優選的，
在步驟六中，
第一次退火，即成品鍛坯在溫度930℃下保溫120min，并校直，采用空冷的冷卻方式；
第二次退火，即成品鍛坯在溫度570℃下保溫360min，采用空冷的冷卻方式。
相較于現有技術，本發明具有的有益效果：
1、本發明加工工藝簡單，勞動強度小，制備過程中裂紋小。
2、采用本發明方法生產的鈦合金大規格棒材顯微組織均勻，力學性能穩定，滿足gb/t2965-2007標準對大直徑鈦合金棒材的要求。
3、采用本發明方法生產的鈦合金棒材規格可以達到φ265mm～φ290mm，其顯微組織晶粒度均勻，無裂紋、縮尾、氣孔及金屬或者非金屬雜質。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明進行詳細說明。
實施例一
步驟一、開坯鍛造
采用直徑為φ510mm*920mm鈦合金(tc4)鑄錠，切除鑄錠冒口，采用機加的方式去除鈦合金鑄錠表面缺陷，后將鈦合金(tc4)鑄錠在鍛造爐里加熱至850℃保溫90min，≥120min升溫至1150℃，保溫240min～270min后在鍛造機上開坯鍛造，所述開坯鍛造采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式(φ510mm*920mm→鐓粗至φ640mm*580mm→拉拔至φ460mm*910mm→鐓粗至φ580mm*580mm→拉拔至φ460mm*910mm)，通過一次火次得到直徑為φ460mm*910mm初級鍛坯，始鍛溫度≥1100℃，終鍛溫度≥820℃，采用水冷的冷卻方式；
步驟二、中間鍛造
在鍛造機上將上述初級鍛坯進行三次火次的中間鍛造，中間鍛造采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式，得到φ460mm*910mm中間鍛坯，采用水冷的冷卻方式；
第一次火次的中間鍛造，將上述初級鍛坯在鍛造爐里加熱至800℃，保溫60min，≥90min升溫至1020℃，保溫240min，后在鍛造機上采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式(φ460mm*910mm→鐓粗至φ580mm*580mm→拉拔至φ460mm*910mm→鐓粗至φ580mm*580mm→拉拔至φ460mm*910mm)，將初級鍛坯鍛造成φ460mm*910mm的中間鍛坯ⅰ；始鍛溫度≥970℃，終鍛溫度≥750℃；
第二次火次的中間鍛造，將中間鍛坯ⅰ在鍛造爐里加熱至800℃保溫60min，≥90min升溫至980℃，保溫240min，后在鍛造機上采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式(φ460mm*910mm→鐓粗至φ580mm*580mm→拉拔至φ460mm*910mm→鐓粗至φ580mm*580mm→拉拔至φ460mm*910mm)，將中間鍛坯ⅰ鍛造成φ460mm*910mm的中間鍛坯ⅱ。始鍛溫度≥950℃，終鍛溫度≥750℃；
第三次火次的中間鍛造，將中間鍛坯ⅱ在鍛造爐里加熱至800℃保溫60min，≥60min升溫至970℃，保溫240min，后在鍛造機上采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式(φ460mm*910mm→鐓粗至φ580mm*580mm→拉拔至φ460mm*910mm→鐓粗至φ580mm*580mm→拉拔至φ460mm*910mm)，將中間鍛坯ⅱ鍛造成φ460mm*910mm的中間鍛坯ⅲ；始鍛溫度≥940℃，終鍛溫度≥750℃。
步驟三、過度鍛造
將上述φ460mm～910mm中間鍛坯ⅲ，在鍛造爐里加熱至800℃，保溫60min，≥60min，升溫至960℃，保溫240min，后在鍛造機上采用軸向鐓粗、軸向拉拔鍛造方式(φ460mm*910mm→鐓粗至φ580mm*580mm→拉拔至φ420mm*1090mm)，將中間鍛坯ⅲ鍛造成φ420mm*1090mm過度鍛坯，始鍛溫度≥930℃，終鍛溫度≥750℃，采用水冷的冷卻方式；
步驟四、半成品鍛造
將上述φ420mm*1090mm過度鍛坯在鍛造爐里加熱至800℃，保溫60min，≥60min升溫至950℃，保溫210min，后在鍛造機上采用拉拔的鍛造方式(φ420mm*1090mm→拉拔至φ280mm*2430mm，將中間鍛坯鍛造成φ280mm*2430mm半成品鍛坯，始鍛溫度≥930℃，終鍛溫度≥750℃，采用空冷的冷卻方式；
步驟五、成品鍛造
將上述φ280mm*2430mm半成品鍛坯在鍛造爐里加熱至950℃保溫180min，后在鍛造機上采用拉拔甩圓的鍛造方式(φ280mm*2430mm→φ265mm*3200mm)，將半成品鍛坯鍛造成φ265mm*3200mm的成品鍛坯；
步驟六、退火
對上述成品鍛坯進行兩次退火后，檢測包裝。
第一次退火，即成品鍛坯在溫度930℃下保溫120min，并校直，采用空冷的冷卻方式；
第二次退火，即成品鍛坯在溫度570℃保溫360min，采用空冷的冷卻方式。
采用本實施例制備的φ265mm*3200mm鈦合金(tc4)棒材在室溫(25℃)條件下按照gb/t228標準進行力學性能的測試，其拉伸為950mpa，屈服強度為860mpa，延伸率≥15％，端面收縮率z≥30％，符合gb/t2965-2007標準要求，橫向顯微組織平均晶粒度gb/t5168標準檢測，無裂紋、縮尾、氣孔及金屬或者非金屬雜質，滿足gb/t2965-2007標準對大直徑鈦合金棒材的要求。因此說明采用實施例制備的tc4大規格鈦合金棒材顯微組織均勻，力學性能優，且表面質量優，裂紋少。
實施例二
步驟一、開坯鍛造
采用直徑為φ680mm*920mm鈦合金(tc2)鑄錠，切除鑄錠冒口，采用機加的方式去除鈦合金鑄錠表面缺陷，后將鈦合金(tc2)鑄錠在鍛造爐里加熱至900℃保溫90min，≥120min升溫至1150℃，保溫240min～270min后在鍛造機上開坯鍛造，所述開坯鍛造采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式(φ680mm*920mm→鐓粗至φ750mm*638mm→拉拔至φ480mm*1250mm→鐓粗至φ750mm*638mm→φ480mm*1250mm)，通過一次火次得到直徑為φ460mm*910mm初級鍛坯，始鍛溫度≥1100℃，終鍛溫度≥820℃，采用水冷的冷卻方式；
步驟二、中間鍛造
在鍛造機上將上述初級鍛坯進行三次火次的中間鍛造，中間鍛造采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式，得到φ480mm*1250mm中間鍛坯，采用水冷的冷卻方式；
第一次火次的中間鍛造，將上述初級鍛坯在鍛造爐里加熱至850℃，保溫60min，≥90min升溫至1020℃，保溫240min，后在鍛造機上采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式(φ480mm*1250mm→鐓粗至φ590mm*850mm→拉拔至φ480mm*1250mm→鐓粗至φ590mm*850mm→拉拔至φ480mm*1250mm)，將初級鍛坯鍛造成φ460mm*910mm的中間鍛坯ⅰ；始鍛溫度≥970℃，終鍛溫度≥750℃；
第二次火次的中間鍛造，將中間鍛坯ⅰ在鍛造爐里加熱至800℃保溫60min，≥90min升溫至980℃，保溫240min，后在鍛造機上采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式(φ480mm*1250mm→鐓粗至φ590mm*850mm→拉拔至φ480mm*1250mm→鐓粗至φ590mm*850mm→拉拔至φ480mm*1250mm)，將中間鍛坯ⅰ造成φ480mm*1250mm的中間鍛坯ⅱ。始鍛溫度≥950℃，終鍛溫度≥750℃；
第三次火次的中間鍛造，將中間鍛坯ⅱ在鍛造爐里加熱至800℃保溫60min，≥60min升溫至970℃，保溫240min，后在鍛造機上采用軸向鐓粗與軸向拉拔交替的鍛造方式(φ480mm*1250mm→鐓粗至φ590mm*850mm→拉拔至φ480mm*1250mm→鐓粗至φ590mm*850mm→拉拔至φ480mm*1250mm)，將中間鍛坯ⅱ鍛造成φ480mm*1250mm的中間鍛坯ⅲ；始鍛溫度≥940℃，終鍛溫度≥750℃。
步驟三、過度鍛造
將上述φ480mm*1250mm中間鍛坯ⅲ，在鍛造爐里加熱至850℃，保
溫60min，≥60min，升溫至960℃，保溫240min，后在鍛造機上采用軸向鐓粗、軸向拉拔鍛造方式(φ480mm*1250mm→鐓粗至φ590mm*850mm→拉拔至φ440mm*1380mm)，將中間鍛坯ⅲ鍛造成φ440mm*1380mm過度鍛坯，始鍛溫度≥930℃，終鍛溫度≥750℃，采用水冷的冷卻方式；
步驟四、半成品鍛造
將上述φ440mm*1380mm過度鍛坯在鍛造爐里加熱至850℃，保溫60min，≥60min升溫至950℃，保溫210min，后在鍛造機上采用拉拔的鍛造方式(φ440mm*1380mm→拉拔至φ290mm*2780mm)，將中間鍛坯鍛造成φ290mm*2780mm半成品鍛坯，始鍛溫度≥930℃，終鍛溫度≥750℃，采用空冷的冷卻方式；
步驟五、成品鍛造
將上述φ290mm*2780mm半成品鍛坯在鍛造爐里加熱至1050℃保溫180min，后在鍛造機上采用拉拔甩圓的鍛造方式(φ290mm*2780mm→φ275mm*3400mm)，將半成品鍛坯鍛造成φ275mm*3400mm的成品鍛坯；
步驟六、退火
對上述成品鍛坯進行兩次退火后，檢測包裝。
第一次退火，即成品鍛坯在溫度930℃下保溫120min，并校直，采用空冷的冷卻方式；
第二次退火，即成品鍛坯在溫度570℃保溫360min，采用空冷的冷卻方式。
采用本實施例制備的φ275mm*3200mm鈦合金(tc4)棒材在室溫(25℃)條件下按照gb/t228標準進行力學性能的測試，其拉伸為965mpa，屈服強度為850mpa，延伸率≥18％，端面收縮率z≥36％，符合gb/t2965-2007標準要求，橫向顯微組織平均晶粒度按照gb/t5168標準檢測，無裂紋、縮尾、氣孔及金屬或者非金屬雜質，滿足gb/t2965-2007標準對大直徑鈦合金棒材的要求。因此說明采用實施例制備的tc2大規格鈦合金棒材顯微組織均勻，力學性能優，且表面質量優，裂紋少。
上述實施例，只是本發明的較佳實施例，并非用來限制本發明的實施范圍，故凡以本發明權利要求所述內容所做的等同變化，均應包括在本發明權利要求范圍之內。