一種TiAl合金開坯鍛造的方法，通過控制變形溫度、壓機壓下速率、變形量等工藝參數，使得原始組織中的片層發生破碎、球化。同時充分利用了鍛后保溫過程發生的亞動態再結晶現象，鍛后對鍛餅保溫，充分將鍛造過程中鍛餅所儲存的能量轉化為了組織發生亞動態再結晶的驅動力，從而使得組織均勻性較好，獲得組織均勻細小的鍛餅。當鑄錠高徑比h:d>2:1時，與傳統的沿鑄錠軸向方向進行開坯鍛造的方法相比，本發明不會出現雙鼓肚現象，從而不會限制鑄錠的高徑比h:d≤2:1，可以對任意高徑比的TiAl合金鑄錠進行開坯鍛造，從而節約開坯鍛造成本。

技術領域

本發明涉及金屬間化合物鍛造領域，具體來說是一種TiAl合金開坯鍛造的方法。

背景技術

隨著航空航天領域的高速發展，對在航空航天領域使用的材料提出了更高的要求，因此，具有輕質、耐高溫以及良好的力學性能等特點的金屬材料成為重要的發展方向。作為一種金屬間化合物合金，TiAl合金的使用溫度可以達到700-850℃，且其具有低密度、高比強度、良好的高溫抗氧化性以及抗蠕變性等特點，被認為是極具應用潛力的輕質高溫結構金屬材料。

鍛造工藝作為合金鑄錠開坯鍛造的一種重要工藝，可以消除鑄錠缺陷(如：縮孔、縮松等)，改善合金組織。但由于TiAl合金具有本征脆性，其熱加工窗口較窄，在傳統的一次鍛造過程中，鑄錠容易出現開裂現象，限制了TiAl合金的應用。并且在鍛造過程中，鍛機壓頭和鍛餅兩端之間存在摩擦，使得鑄錠變形不均勻，從而導致鍛后的鍛餅微觀組織不均勻。因此，常采用“少量多次”的鍛造方法來進行TiAl合金的開坯鍛造——即多道次鍛造。多道次鍛造可以分為鍛造和鍛后保溫兩個過程。在鍛造過程中，TiAl合金的原始片層組織會發生破碎，并且會發生動態再結晶行為，使得組織球化、均勻。而在鍛后的保溫過程中，TiAl合金會發生亞動態再結晶行為，使得鍛餅組織進一步均勻。通過制定恰當的開坯鍛造工藝，充分利用多道次鍛造過程發生的動態再結晶以及亞動態再結晶現象，可以獲得組織均勻細小的TiAl合金鍛餅。因此，國內外學者對TiAl合金鍛造過程作出了大量研究。

通過專利檢索發現，一種TiAl合金等溫鍛造的方法已被呂維潔等人在公開發明專利(公開號為102312181B)中提出。該專利通過對無缺陷TiAl合金在1150℃～1250℃保溫2～2.5小時，然后將其沿著材料軸向方向進行等溫鍛造，初次變形量控制在5％以內，反復壓制2次后回爐加熱，在1150℃～1250℃保溫0.5～1小時后，重復上述鍛造過程，直至得到預設厚度的板狀TiAl合金。該方法能成型TiAl合金板材，沿材料軸向方向進行等溫鍛造，每道次變形量為5％。此外，在我們之前所申請的專利《近β鈦合金Ti-7333的開坯鍛造方法》(專利號為201410093017.6)中，介紹了一種“兩鐓兩拔”的開坯鍛造工藝，但由于開辟鍛造過程中含有沿軸向方向的鍛造過程，因此，限制了坯料高度與直徑之比＜2:1。而本專利每道次的鍛造變形量遠大于5％，且鍛造方向為沿鑄錠直徑方向，不限制鑄錠的高徑比。