Ti-6Al-4V ELI钛合金宽幅板坯

在Ti-6Al-4V合金基础上改进的Ti-6Al-4VELI钛合金是一种损伤容限型钛合金，具有中等强度、高损伤容限和长疲劳寿命等特点。与其他中等强度钛合金相比，在强度和塑性水平相当的情况下，Ti-6Al-4VELI钛合金具有相当高的断裂韧度和抗疲劳裂纹扩展能力，广泛地应用于制造深潜器耐压壳体。
钛合金成品板材对组织均匀性要求较高，在实际的生产过程中，经常出现一些组织不均匀现象，造成成品板材不能满足标准要求。因钛合金具有组织遗传性，因此锻造板坯的组织形态和均匀性对轧制的成品板材具有决定性的影响。
科研人员主要研究了板坯锻造工艺及变形参数对板坯组织形态和性能的影响。目的在于选出较合理的板坯锻造工艺，提高板坯质量，为后期成品板材的轧制奠定基础。
实验选用规格为Φ920/7200kg的Ti-6Al-4VELI铸锭，铸锭经三次真空自耗电弧炉熔炼，以保证铸锭成分均匀，最终扒皮去除表面缺陷。其化学成分符合GB/T3620的规定。
采用80/100MN快锻机进行锻造。为保证板坯的组织均匀性，工艺设计为在单相区采用多火次镦拔工艺，保证总变形大于80%，从而使铸态组织充分破碎，晶粒细化。两相区采用多火次镦拔工艺，保证总变形大于70%的变形量，继续细化晶粒，保证组织均匀性，并且使原直径为Φ920mm铸锭墩粗至Φ1150mm。同时为使板坯宽度满足≥1750mm尺寸要求，采用横向宽展，即坯料长度方向与锤头长度方向平行；利用最小阻力原理，逐步展宽，最终得到满足轧制工艺设计要求的宽幅板坯。经计算Ti-6Al-4VELI钛合金板坯在两相区镦拔时所需最大变形压力为56MN，横向宽展最大变形压力为42MN，即表明利用80/100MN快锻机，采用镦拔加横向宽展工艺的锻造方法是可行的。实际生产中，设备系统显示实测最大变形压力为62MN。最终锻造出轧制用板坯的规格为230×1750×≥4000mm。试验结果表明：
（1）通过利用80/100MN油压机，采用横向宽展锻造工艺可生产出尺寸规格为230×1780×≥4000mm的Ti-6Al-4VELI钛合金宽幅板坯。
（2）通过设计合理的锻造工艺和变形参数，使板坯组织均匀，性能满足要求，为轧制奠定基础。
(来源：钛合金)