TC4钛合金大规格铸锭及棒材生产工艺研究

摘要

TC4钛合金属于典型的α+β两相钛合金，是目前研究和应用最成熟的钛合金。本文针对TC4大规格棒材(Φ200～Φ350 mm)及其应用需求开展相应的研究工作，主要对TC4钛合金大规格铸锭（Φ710～Φ940 mm）及大规格棒材的生产工艺进行了研究和优化，其技术关键是确保大规格铸锭的成分和组织均匀性、减少冶金缺陷、提高锻造变形和锻后组织的均匀性，以及减少加工缺陷提高棒材的探伤水平。
　　在大规格铸锭生产工艺研究中，探讨了铸锭冶金缺陷产生的原因，针对TC4钛合金容易出现的正偏析，优化中间合金选择和加入方式；采用单块电极混料技术和真空等离子焊接技术制备大规格TC4钛合金自耗电极，制定了熔炼工艺路线和熔炼工艺参数，保证了合金元素在自耗电极中的均匀分布，减少了冶金缺陷。
　　在大规格棒材生产工艺研究中，探讨了现有棒材不能满足使用要求的主要原因，摒弃了小坯料反复镦拔技术，制定了大单重棒材整体锻造工艺技术路线，减少了反复镦拔造成的不均匀变形和锻后组织缺陷，增加了棒材的长度，明显改善了棒材的探伤水平。
　　本研究成果为TC4钛合金大规格铸锭和棒材的研制生产提供了技术保证，满足了我国航空领域钛合金大规格棒材的应用需求，对提高我国钛工业科研生产水平、增强国防力量有重要的意义。

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1 概述

1.1 钛及钛合金简介

1.2 钛及钛合金分类

1.3 钛及钛合金的相变及热处理

1.4 钛及钛合金研究的新进展

1.5 钛及钛合金的主要应用

1.6 钛及钛合金的熔炼

1.7 TC4钛合金国内外研究现状

1.8 本文研究的意义及主要研究内容

2 TC4钛合金大规格铸锭熔炼工艺研究

2.1 试验方案

2.2 原辅材料选择

2.3 TC4钛合金铸锭熔炼

2.4 本章小结

3 TC4钛合金大规格棒材锻造工艺研究

3.1 锻造设备

3.2β相区变形量对组织和探伤影响

3.3α+β两相区变形量对组织和探伤影响

3.4 两相区上部温度退火对组织和探伤的影响

3.5 加热保温时间对组织、性能和探伤的影响

3.6β均匀化处理对组织和探伤的影响

3.7 锻造咬合比对大规格棒材组织、性能和探伤影响

3.8 不同压下量对组织、性能和探伤的影响

3.9 冷却到室温的次数对组织、性能和探伤的影响

3.10 本章小结

4 TC4钛合金大规格棒材工艺定型及性能测试

4.1Φ200～Φ300 mm大规格棒材锻造工艺确定

4.2Φ300～Φ350 mm大规格棒材锻造工艺研究

5 结 论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文