Ti60高温钛合金具有优良的综合机械性能和抗蠕变性能，是我国航空及国防工业急需的新型高温钛合金。由于Ti60高温钛合金属于难变形材料，其锻造加热温度范围小，变形抗力和微观组织对热力参数敏感，因此在实际生产中锻件组织与性能的稳定性较差。本文对Ti60高温钛合金在3t自由锻锤进行改锻试验，研究其改锻成形热处理后的组织性能，并对该合金的锻造热力学参数进行优化。
在前期试制的基础上，为了进一步考核锻造和热处理工艺的稳定性和合理性，在生产Ti60高温钛合金环件经3t自由锻改锻，在φmm扩孔机成形，热处理后进行组织性能检测与分析，并进行验证性试验。
原材料复验材料情况介绍Ti60高温钛合金环件原材料选取中国科学院金属研究所和宝鸡钛业股份有限公司联合研制的规格为φmm的Ti60高温钛合金棒材。材料牌号：Ti60；炉号：XXX-；来料规格：φmm；锻件重量：70kg；原材料技术条件：XXX/YYY-；相变点：℃；探伤：B级；化学成分见表1。
高低倍检查⑴低倍组织(图1)正常、无清晰晶粒，合格。
⑵原材料高倍组织(图2)中两相区加工产生的组织、无连续晶界α，合格。
图1原材料低倍组织
表1原材料化学成分(wt%)
图2原材料高倍组织(×)
⑶原材料热稳定性能试验数据见表2。材料状态：退火℃，空冷2h；二次退火℃，空冷2h。原材料室温拉伸性能合格，高温拉伸性能合格，高温持久性能合格。
锻造主要工艺流程锻件图如图3所示，工艺流程为：下料→两端面倒角→改锻→车端面→腐蚀→探伤→锻造(锻荒)→扩孔→热处理→粗加工→腐蚀→探伤→理化→表面清理→打磨→终检→入库。
改锻⑴锻造设备：3t自由锻锤。
⑵锻造工步。
第一工步：2镦3拔。温度：Tβ＋(20℃～25℃)，保温min，1火完成；锻造尺寸：φmm×mm改锻为φmm×mm，再改锻为φmm×mm。
第二工步：2镦2拔。温度：Tβ－(15℃～20℃)，保温min，1火完成；锻造尺寸：φmm×mm改锻为φmm×mm。
第三工步：3镦3拔。温度：Tβ－(25℃～30℃)，保温min，3火完成；锻造尺寸：φmm×mm改锻为φmm×mm。
第四工步：3镦3拔。温度：Tβ－(25℃～30℃)，保温min，3火完成；锻造尺寸：φmm×mm改锻为φmm×mm。
第五工步：拔长。温度：Tβ－(25℃～30℃)，保温min，1火完成；锻造尺寸：φmm×mm改锻为φmm×mm，锻至中间坯φmm×mm。
⑶原材料改锻后的理化检验情况，低倍：模糊晶；高倍：等轴晶，初生α含量40%～50%。
⑷原材料改锻后棒料探伤结果：①φ0.8mm杂波满屏；②φ1.2mm杂波-6～-5dB；③φ2.0mm杂波-12dB；④φ3.2mm杂波-12dB以下。
锻造(锻荒)⑴锻造设备：3t自由锻锤。
图3锻件图
表2原材料热稳定性能试验数据
⑵冲孔尺寸：φmm×50mm，1火完成。
⑶马扩尺寸：φmm×φmm×mm，1火完成。
⑷生产温度：Tβ－30℃，保温min。
扩孔⑴扩孔设备：φmm扩孔机。
⑵扩孔尺寸。第1火：φmm×φmm×mm；第2火：φmm×φmm×mm。
⑶生产温度℃，保温min。
热处理固溶：相变点下，(℃～℃)×2h，油冷；退火：℃×2h，随炉冷至℃～℃后出炉空冷。
粗加工粗加工尺寸：φmm×φmm×mm，表面粗糙度Ra3.2μm。
探伤探伤仪器：CTS-2；探头频率：5MHz；扫描速度：≤50mm/s；扫描间距：≤5mm；定标：φ1.0mm，φ0.8mm；探伤结果：φ1.2mm平杂波-9～-8dB，φ0.8mm平杂波-9～-6dB。
氢含量H=0.(合格范围为≤0.)。
理化性能检验理化性能按照锻件图取样图标定位置取样进行理化性能检验，锻件室温力学性能和缺口拉伸性能见表3。
高低倍检验低倍无清晰晶，未见冶金缺陷，如图4所示。高
结束语Ti60高温钛合金环件采用3t自由锻锤改锻和制倍组织见及图5～图8，表4为具体检测数据，结果均合格。
图4低倍组织无清晰晶及冶金缺陷
图5中心取样点1的高倍组织
表3锻件室温力学性能
图6中心取样点2的高倍组织
图7外圆取样点的高倍组织
图8内圆取样点的高倍组织
表4锻件高倍检验
表5锻件高温拉伸性能和热稳定性能
注：经℃×h+空冷热暴露
高温拉伸性能和热稳定性能见表5；冲击性能、高温持久和高温蠕变性能见表6。坯，在φmm扩孔机上成形，并在热处理和粗加工后进行全面理化性能检测，以验证现行热加工工艺的合理性及有效性，为后续生产Ti60高温钛合金锻件提供实践经验。
表6锻件冲击性能和高温持久、高温蠕变性能
试制过程及理化性能检验结果显示：
⑴在3t自由锻锤上进行Ti60高温钛合金原材料改锻、制坯工艺合理可行。通过自由锻锤制坯、马扩、扩孔等工序的变形后对Ti60高温钛合金环坯进行探伤，结果φ0.8mm平底孔杂波为-12～-6dB，φ1.2mm平底孔杂波为-12dB的水平；改锻效果比较明显，高低倍组织符合技术要求。通过端面低倍检查无异常。
⑵力学性能，室温拉伸、℃拉伸、缺口拉伸、℃+h+试样热稳定性、持久和蠕变性能均得到了较好的试验数据(高低周疲劳未进行检测)。
⑶试制表明轻击快锻及多火次对Ti60高温钛合金组织影响显著，具体定量研究快速变形对Ti60合金的影响尚未明确，待其他相关工作进一步深入研究。
通过以上Ti60高温钛合金环件锻造过程试制：φmm×φmm×mm环件Ti60高温钛合金锻件满足组织性能要求。试制结果显示：探伤、高低倍组织、力学性能各项目检测均能满足技术条件要求。
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