一种750℃级高温钛合金棒材及其锻造方法

一种750
℃
级高温钛合金棒材及其锻造方法
技术领域
1.本发明属于有色金属加工技术领域，涉及一种α型钛合金及该钛合金棒材及其锻造方法，特别是涉及一种航空发动机耐热部件用750℃级高温钛合金大规格棒材及其锻造方法。


背景技术：

2.近年来，国家启动了大飞机等项目，根据新型大飞机零部件结构化、整体化、以及具有减重效益的设计原则，高温钛合金可部分替代耐热钢和高温合金，减轻部分重量，作为航空器领域的重要材料。特别地，高温钛合金属于航空发动机的关键材料，适用于航空发动机的压气机盘叶片和机匣等部位。
3.目前，应用在航空领域的高温钛合金主要有ti60和ti600合金，其耐热温度达到550℃左右，而对航空结构件耐热温度和减重效应的双重需求不断增加的情况下，对高温钛合金的耐热温度需求也在不断增加。
4.α型钛合金对热加工工艺的参数敏感，热变形后的组织及性能难以控制，此外钛合金加工温度高，锭坯开坯锻造难度大，因此要求采用大型锻造设备以及合理的锻造工艺，避免锻造过程中出现的各种缺陷。现有的α型型钛合金的锻造工艺大多数首先采用相变点以上锻造若干火次，再在相变点以下锻造若干火次，上述锻造工艺容易导致钛合金产品各个部位出现组织不均匀、再结晶现象不完全以及产生加工流线等缺陷。
5.综合上述，亟待一种较现有常规航空用钛合金使用温度高的高温钛合金，并提供一种解决现有缺陷的钛合金的锻造方法。


技术实现要素：

6.本发明实施例的目的在于提供一种750℃级高温钛合金棒材及其锻造方法，所得钛合金在750℃下具有良好的综合力学性能，并在750℃下可长期使用，本发明锻造方法生产出直径φ200mm～φ400mm的棒材，组织均匀，力学性能高且稳定性强，探伤满足ams-std-2154a级要求，适用于工业化生产。
7.本发明所采用的技术方案是，一种750℃级高温钛合金棒材，按照质量百分比计，由以下组分构成：al:5.0％-6.0％，sn:3.0％-6.0％，zr:2.0％-3.0％，ni:0.5％-1.5％，cr:1.5％-2.5％，mo:0.5％-2.0％，nb:0.8％-1.5％，w:1.0％-3.0％，si:0.3％-0.8％，fe:0.5％-1.5％，ta:0.3％-1.5％，y:0.5％-1.5％，余量为ti。
8.本发明的另一发明目的，在于提供上述750℃级高温钛合金棒材的锻造方法，包括以下步骤：
9.步骤1，预热处理；
10.步骤2，开坯锻造；
11.步骤3，相变点以下20℃～50℃锻造；
12.步骤4，相变点以上150℃～350℃锻造；
13.步骤5，相变点以下20℃～50℃锻造；
14.步骤6，相变点以上120℃～300℃锻造；
15.步骤7，相变点以下锻造；
16.步骤8，采用锻后热处理方式，对步骤7所得锻坯在t
β-50℃和t
β-300℃采用分级热处理，中间采用随炉冷却的方式，即得750℃级高温钛合金棒材；
17.其中，步骤1中，预热处理具体为：将含有750℃级高温钛合金棒材的成分及其质量百分数的大型工业钛合金铸锭作为原料，转移至加热炉中，炉内加热温度设定为β相变点以上350℃～500℃，保温20h～40h，得到预热处理的钛合金铸锭；
18.步骤2中，开坯锻造具体为：对预热处理的钛合金铸锭进行开坯锻造，开坯加热温度为相变点以上200℃～300℃，加热保温时间为300min～450min，进行1火次；然后对该钛合金铸锭进行3火次～6火次的镦拔锻造，每火次锻造温度递减85℃～120℃，每火次锻造比控制在1.5～2.0，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬；镦拔锻造，采用两镦两拔、一镦两拔、或两拔一镦。
19.进一步地，步骤3中，相变点以下20℃～50℃锻造具体为：对步骤2所得锻坯进行1火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点下20℃～50℃，加热保温时间为300min～450min；锻造比控制在1.3～1.8之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬。
20.进一步地，步骤4中，相变点以上150℃～350℃锻造具体为：对步骤3所得锻坯进行1火次～2火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上150℃～350℃，加热保温时间为300min～450min，每火次锻造温度递减60℃～80℃，锻造比控制在1.5～2.0，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬。
21.进一步地，步骤5中，相变点以下20℃～50℃锻造具体为：对步骤4所得锻坯进行3火次镦拔锻造，物料加热至t
β-20℃换向镦拔、t
β-25℃对角拔长加镦拔、t
β-30℃两镦两拔，每一个火次的加热保温时间为250min～450min；锻后采用空冷或者水淬。
22.进一步地，步骤6中，相变点以上120℃～300℃锻造具体为：对步骤5所得锻坯进行1火次～2火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上120℃～300℃，加热保温时间为300min～450min；每火次锻造温度递减30℃～50℃，锻造比控制在1.5～2.0之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬，获得等轴β晶粒中间坯料。
23.进一步地，步骤7中，相变点以下锻造具体为：对步骤6所得锻坯进行2火次镦拔锻造，物料加热至相变点以下t
β-30℃换向镦拔、t
β-35℃对角拔长加镦拔，每一个火次的加热保温时间为250min～450min；锻后采用空冷或者水淬；然后再进行t
β-40℃倒棱拔长，t
β-45℃摔圆拔长，锻造比控制在1.2～1.9，每一个火次的加热保温时间为250min～450min；锻后采用空冷或者水淬。
24.进一步地，步骤8中，每级热处理时间为20h～40h。
25.进一步地，步骤1～7中，每一火次进行前，还包括对锻坯表面刷抗氧化涂层的步骤。
26.更进一步地，抗氧化涂层采用tlc1350-1、tb1200-15、tb1200-16或tb1260-18。
27.本发明的有益效果是：
28.(1)首先采取锻前成分均匀化热处理，使得该钛合金的中的重金属元素更加均匀分布，防止成分偏析。其次，两轮“高低高”工艺，使物料边部和心部的终锻温度差异减小，使
得组织和成分更加均匀，首先在相变点以上锻造破碎铸态晶粒，其次在相变点以下锻造1火次，使钛合金的初生α相进行等轴化，再次，回到相变点以上锻造1-2火次，“高低高工艺”重复两遍，使β晶粒再次结晶，通过多次再结晶的方式细化晶粒，最终得到细小均匀的β晶粒，最后在相变点以下锻造若干火次，得到成品棒材。最后，采用分级热处理，中间采用逐步降温的方式，使得该合金的组织更加均匀符合产品要求。
29.(2)该耐热(750℃级)钛合金的名义成分为：
30.ti-6al-5sn-3zr-2cr-1ni-1mo-1nb-2w-0.5si-1fe-1ta-1y，属于α型钛合金。该合金与国际上先进的ti600和ti60合金相比，性能水平略优，具有国际先进性。可以用来制备组织均匀、性能高且探伤满足ams-std-2154a级要求钛合金棒材。棒材规格φ200mm～φ400mm，可以用来制造航空发动机的压气机盘叶片和机匣等部位，解决了航空制造业的急迫需求。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本发明实施例1中750℃级高温钛合金棒材退火后的低倍组织图。
33.图2a是本发明实施例对应棒材的边部的显微组织。
34.图2b是本发明实施例对应棒材的心部的显微组织。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.一种750℃级高温钛合金棒材，按照质量百分比计，由以下组分构成：
37.al:5.0％-6.0％，sn:3.0％-6.0％，zr:2.0％-3.0％，ni:0.5％-1.5％，cr:1.5％-2.5％，mo:0.5％-2.0％，nb:0.8％-1.5％，w:1.0％-3.0％，si:0.3％-0.8％，fe:0.5％-1.5％，ta:0.3％-1.5％，y:0.5％-1.5％，余量为ti。
38.其中si、fe、ta、y元素的加入采用中间合金加入。在一些优选的具体实施例中，si的中间合金为二氧化硅，fe的中间合金为fe-al合金，ta的中间合金为al-ta合金，y的中间合金为al-ti-b-y合金。
39.本发明750℃级高温钛合金棒材的成分组成中，通过增加耐热合金元素ni、cr、mo、nb，增加al使该合金为α合金，增加初生α相含量，提高750℃级高温钛合金棒材的使用温度。
40.上述750℃级高温钛合金铸锭采用三次真空自耗电弧熔炼而得。三次真空自耗电弧指在真空自耗电弧熔炼炉中连续融化三次。
41.上述750℃级高温钛合金棒材的锻造方法，原料为φ720mm大型工业钛合金铸锭，其成分及其质量百分数如上述所示，750℃级高温钛合金棒材的锻造工艺路线是：预热处理
→
开坯锻造
→
相变点以下锻造
→
相变点以上锻造
→
相变点以下锻造
→
相变点以上锻造
→
相变点以下锻造
→
分级热处理，具体包括以下步骤：
42.步骤1，预热处理：
43.选择原料为φ720mm大型工业钛合金铸锭，其成分及其质量百分数如上述所示，放入加热炉中，炉内加热温度设定为β相变点以上350℃～500℃，保温20h-40h，得到预热处理的钛合金铸锭。
44.由于本发明750℃级高温钛合金棒材的合金原料元素种类较多，难免出现成分偏析的现象，本步骤通过对钛合金铸锭进行预热处理，使得铸锭内原子热运动加剧，成分均匀性增加。
45.步骤2，开坯锻造：
46.对预热处理的钛合金铸锭进行开坯锻造，开坯加热温度为相变点以上200℃～300℃，加热保温时间为300min～450min，进行1火次；然后对该钛合金铸锭进行3火次～6火次的镦拔锻造，每火次锻造温度递减85℃～120℃，每火次锻造比控制在1.5～2.0，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬。本发明镦拔锻造根据需要采用两镦两拔、或一镦两拔、或两拔一镦。
47.步骤3，相变点以下20℃～50℃锻造：
48.对步骤2所得锻坯进行1火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点下20℃～50℃，加热保温时间为300min～450min；锻造比控制在1.3～1.8之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬。
49.步骤4，相变点以上150℃～350℃锻造：
50.对步骤3所得锻坯进行1火次～2火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上150℃～350℃，加热保温时间为300min～450min，每火次锻造温度递减60℃～80℃，锻造比控制在1.5～2.0之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬。
51.步骤5，相变点以下20℃～50℃锻造：
52.对步骤4所得锻坯进行3火次镦拔锻造，物料加热至t
β-20℃换向镦拔、t
β-25℃对角拔长加镦拔、t
β-30℃两镦两拔，每一个火次的加热保温时间为250min～450min；锻后采用空冷或者水淬。
53.步骤6，相变点以上120℃～300℃锻造：
54.对步骤5所得锻坯进行1火次～2火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上120℃～300℃，加热保温时间为300min～450min；每火次锻造温度递减30℃～50℃，锻造比控制在1.5～2.0之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬，获得晶粒尺寸为1mm～4mm的等轴β晶粒中间坯料。
55.步骤7，相变点以下锻造：
56.对步骤6所得锻坯进行2火次镦拔锻造，物料加热至相变点以下t
β-30℃换向镦拔、t
β-35℃对角拔长加镦拔，每一个火次的加热保温时间为250min～450min；锻后采用空冷或者水淬；然后再进行t
β-40℃倒棱拔长，t
β-45℃摔圆拔长，锻比控制在1.2～1.9之间，每一个火次的加热保温时间为250分钟～450分钟；锻后采用空冷或者水淬。
57.步骤8，采用锻后热处理方式，对步骤7所得锻坯在t
β-50℃和t
β-300℃采用分级热处理，中间采用随炉冷却的方式，每级热处理时间20h～40h，即得750℃级高温钛合金棒材。
本步骤分级热处理，用于调整材料中析出相(次生α相)的形态。
58.步骤1～7中每一火次进行前可对锻坯表面刷抗氧化涂层，抗氧化涂层采用天力创公司的市售商品，其型号为tlc1350-1、tb1200-15、tb1200-16或tb1260-18，用于防止高温中空气中的氧气和钛合金进行反应，同时锻造过程中物料边部和心部的终锻温度差异进一步减小，使得锻坯金属元素分布更加均匀，防止成分偏析。
59.实施例1
60.750℃级高温钛合金棒材，按照质量百分比计，由以下组分构成：
61.al:5.0％，sn:3.0％，zr:2.0％，ni:0.5％，cr:1.5％，mo:0.5％，nb:0.8％，w:1.0％，si:0.3％，fe:0.5％，ta:0.3％，y:0.5％，余量为ti。
62.上述750℃级高温钛合金棒材的锻造方法，包括以下步骤(下述步骤镦拔锻造采用两镦两拔)：
63.(1)预热处理：选择原料为φ720mm大型工业钛合金铸锭，其成分及其质量百分数如上述所示，放入加热炉中，炉内加热温度设定为β相变点(本实例采用金相法测定相变点，相变点温度约1050℃～1055℃)以上350℃，保温20h，得到预热处理的钛合金铸锭。
64.(2)开坯锻造：对预热处理的钛合金铸锭进行开坯锻造，开坯加热温度为相变点以上200℃，加热保温时间为300min，进行1火次；然后对该钛合金铸锭进行3火次的镦拔锻造，除1火次外，每一火次进行前对刷抗氧化涂层tlc1350-1，每火次锻造温度递减85℃，每火次锻造比控制在1.5，分锤匀速压下，锻后采用空冷。
65.(3)相变点以下20℃锻造：对(2)所得锻坯进行1火次镦拔锻造，镦拔锻造前对锻坯表面刷抗氧化涂层tlc1350-1，物料加热温度在相变点下20℃，加热保温时间为300min；锻造比控制在1.3，分锤匀速压下，锻后采用空冷。
66.(4)相变点以上150℃锻造：对(3)所得锻坯进行1火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上150℃，加热保温时间为300min，每一火次进行前对锻坯表面刷抗氧化涂层tlc1350-1，每火次锻造温度递减60℃，锻造比控制在1.5，分锤匀速压下，锻后采用空冷。
67.(5)相变点以下20℃锻造：对(4)所得锻坯进行3火次镦拔锻造，每一火次进行前对锻坯表面刷抗氧化涂层tlc1350-1，物料加热至t
β-20℃换向镦拔、t
β-25℃对角拔长加镦拔、t
β-30℃两镦两拔，每一个火次的加热保温时间为250min；锻后采用空冷。
68.(6)相变点以上120℃锻造：对(5)所得锻坯进行1火次镦拔锻造，每一火次进行前对锻坯表面刷抗氧化涂层tlc1350-1，物料加热温度在相变点以上120℃，加热保温时间为300min；每火次锻造温度递减30℃，锻造比控制在1.5，分锤匀速压下，锻后采用空冷，获得等轴β晶粒中间坯料。
69.(7)相变点以下锻造：对(6)所得锻坯进行2火次镦拔锻造，每一火次进行前对锻坯表面刷抗氧化涂层tlc1350-1，物料加热至相变点以下t
β-30℃换向镦拔、t
β-35℃对角拔长加镦拔，每一个火次的加热保温时间为250min；锻后采用空冷；然后再进行t
β-40℃倒棱拔长，t
β-45℃摔圆拔长，锻比控制在1.2，每一个火次的加热保温时间为250分钟；锻后采用空冷。
70.(8)采用锻后热处理方式，对(7)所得锻坯，在t
β-50℃和t
β-300℃采用分级热处理，中间采用随炉冷却的方式，每级热处理时间20h，即得ф350mm规格的750℃级高温钛合金棒材。
71.本实施例制得的750℃级高温钛合金棒材的室温拉伸强度≥1200mpa，延伸率≥8％，700℃拉伸强度≥650mpa，延伸率≥13.5％，750℃拉伸强度≥550mpa，延伸率≥13.5％。本实施例得到的750℃级高温钛合金棒材退火后的低倍组织图，如图1所示，低倍组织均匀、致密、偏析程度低、产品合格率高。其显微组织是双态组织，对应棒材的边部和心部的显微组织，其中图2a为边部，图2b为心部，初生α相的晶粒尺寸15μm左右，初生α相含量达到75％左右。
72.实施例2
73.750℃级高温钛合金棒材：
74.除在步骤(1)～(8)中铸锭或锻坯表面均不刷抗氧化涂层，其余均与实施例1相同。
75.实施例3
76.750℃级高温钛合金棒材，按照质量百分比计，由以下组分构成：
77.al:6.0％，sn:6.0％，zr:3.0％，ni:1.5％，cr:2.5％，mo:2.0％，nb:1.5％，w:3.0％，si:0.8％，fe:1.5％，ta:1.5％，y:1.5％，余量为ti。
78.上述750℃级高温钛合金棒材的锻造方法，包括以下步骤(下述步骤镦拔锻造采用一镦两拔)：
79.(1)预热处理：选择原料为φ720mm大型工业钛合金铸锭，其成分及其质量百分数如上述所示，放入加热炉中，炉内加热温度设定为β相变点(本实例采用金相法测定相变点，相变点温度约1050℃～1055℃)以上500℃，保温40h，得到预热处理的钛合金铸锭。
80.(2)开坯锻造：对预热处理的钛合金铸锭进行开坯锻造，开坯加热温度为相变点以上300℃，加热保温时间为450min，进行1火次；然后对该钛合金铸锭进行6火次的镦拔锻造，除1火次外，每火次锻造温度递减120℃，每火次锻造比控制在2.0，分锤匀速压下，锻后采用水淬。
81.(3)相变点以下50℃锻造：对(2)所得锻坯进行1火次镦拔锻造，镦拔锻造前对锻坯表面刷抗氧化涂层tb1260-18，物料加热温度在相变点下50℃，加热保温时间为450min；锻造比控制在1.8，分锤匀速压下，锻后采用水淬。
82.(4)相变点以上350℃锻造：对(3)所得锻坯进行2火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上350℃，加热保温时间为450min，每火次锻造温度递减80℃，锻造比控制在2.0，分锤匀速压下，锻后采用水淬。
83.(5)相变点以下50℃锻造：对(4)所得锻坯进行3火次镦拔锻造，每一火次进行前对锻坯表面刷抗氧化涂层tb1260-18，物料加热至t
β-20℃换向镦拔、t
β-25℃对角拔长加镦拔、t
β-30℃两镦两拔，每一个火次的加热保温时间为450min；锻后采用水淬。
84.(6)相变点以上300℃锻造：对(5)所得锻坯进行2火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上300℃，加热保温时间为450min；每火次锻造温度递减50℃，锻造比控制在2.0之间，分锤匀速压下，锻后采用空冷或水淬，获得等轴β晶粒中间坯料。
85.(7)相变点以下锻造：对(6)所得锻坯进行2火次镦拔锻造，每一火次进行前对锻坯表面刷抗氧化涂层tb1260-18，物料加热至相变点以下t
β-30℃换向镦拔、t
β-35℃对角拔长加镦拔，每一个火次的加热保温时间为450min；锻后采用空冷或者水淬；然后再进行t
β-40℃倒棱拔长，t
β-45℃摔圆拔长，锻比控制在1.9，每一个火次的加热保温时间为450分钟；锻后采用水淬。
86.(8)采用锻后热处理方式，对(7)所得锻坯，在t
β-50℃和t
β-300℃采用分级热处理，中间采用随炉冷却的方式，每级热处理时间40h，即得750℃级高温钛合金棒材。
87.实施例4
88.750℃级高温钛合金棒材，按照质量百分比计，由以下组分构成：
89.al:5.5％，sn:4.5％，zr:2.5％，ni:1％，cr:2％，mo:1.2％，nb:1.1％，w:2％，si:0.55％，fe:1％，ta:0.9％，y:1％，余量为ti。
90.上述750℃级高温钛合金棒材的锻造方法，包括以下步骤(下述步骤镦拔锻造采用两镦一拔)：
91.(1)预热处理：选择原料为φ720mm大型工业钛合金铸锭，其成分及其质量百分数如上述所示，放入加热炉中，炉内加热温度设定为β相变点(本实例采用金相法测定相变点，相变点温度约1050℃～1055℃)以上425℃，保温30h，得到预热处理的钛合金铸锭。
92.(2)开坯锻造：对预热处理的钛合金铸锭进行开坯锻造，开坯加热温度为相变点以上250℃，加热保温时间为375min，进行1火次；然后对该钛合金铸锭进行4火次的镦拔锻造，每火次锻造温度递减100℃，每火次锻造比控制在1.8，分锤匀速压下，锻后采用空冷。
93.(3)相变点以下35℃锻造：对(2)所得锻坯进行1火次镦拔锻造，镦拔锻造前对锻坯表面刷抗氧化涂层tb1200-16，物料加热温度在相变点下35℃，加热保温时间为375min；锻造比控制在1.5，分锤匀速压下，锻后采用水淬。
94.(4)相变点以上250℃锻造：对(3)所得锻坯进行2火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上250℃，加热保温时间为375min，每火次锻造温度递减70℃，锻造比控制在1.7，分锤匀速压下，锻后采用空冷。
95.(5)相变点以下35℃锻造：对(4)所得锻坯进行3火次镦拔锻造，每一火次进行前对锻坯表面刷抗氧化涂层tb1200-16，物料加热至t
β-20℃换向镦拔、t
β-25℃对角拔长加镦拔、t
β-30℃两镦两拔，每一个火次的加热保温时间为350min；锻后采用水淬。
96.(6)相变点以上210℃锻造：对(5)所得锻坯进行1火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上210℃，加热保温时间为375min；每火次锻造温度递减40℃，锻造比控制在1.7，分锤匀速压下，锻后采用水淬，获得等轴β晶粒中间坯料。
97.(7)相变点以下锻造：对(6)所得锻坯进行2火次镦拔锻造，每一火次进行前对锻坯表面刷抗氧化涂层tb1200-16，物料加热至相变点以下t
β-30℃换向镦拔、t
β-35℃对角拔长加镦拔，每一个火次的加热保温时间为350min；锻后采用空冷或者水淬；然后再进行t
β-40℃倒棱拔长，t
β-45℃摔圆拔长，锻比控制在1.5，每一个火次的加热保温时间为350分钟；锻后采用空冷或者水淬。
98.(8)采用锻后热处理方式，对(7)所得锻坯，在t
β-50℃和t
β-300℃采用分级热处理，中间采用随炉冷却的方式，每级热处理时间30h，即得750℃级高温钛合金棒材。
99.实施例5
100.除750℃级高温钛合金棒材，按照质量百分比计，由以下组分构成：
101.al:5.2％，sn:5.8％，zr:2.2％，ni:1.3％，cr:2.3％，mo:0.6％，nb:0.9％，w:1.5％，si:0.4％，fe:0.6％，ta:0.5％，y:0.7％，余量为ti。
102.其余均与实施例1相同。
103.实施例6
104.除750℃级高温钛合金棒材，按照质量百分比计，由以下组分构成：
105.al:5.6％，sn:4.2％，zr:2.8％，ni:0.8％，cr:1.8％，mo:1.6％，nb:01.3％，w:2.8％，si:0.6％，fe:1.4％，ta:1.2％，y:1.2％，余量为ti。
106.其余均与实施例1相同。
107.实施例7
108.750℃级高温钛合金棒材的锻造方法，包括以下步骤：
109.除(1)预热处理：选择原料为φ720mm大型工业钛合金铸锭，其成分及其质量百分数如上述所示，放入加热炉中，炉内加热温度设定为β相变点(本实施例采用金相法测定相变点，相变点温度约1050℃～1055℃)以上450℃，保温25h，得到预热处理的钛合金铸锭。
110.(2)开坯锻造：对预热处理的钛合金铸锭进行开坯锻造，开坯加热温度为相变点以上220℃，加热保温时间为450min，进行1火次；然后对该钛合金铸锭进行5火次的镦拔锻造，每火次锻造温度递减110℃，每火次锻造比控制在1.9，分锤匀速压下，锻后采用水淬。
111.(3)相变点以下45℃锻造：对(2)所得锻坯进行1火次镦拔锻造，镦拔锻造前对锻坯表面刷抗氧化涂层tb1200-15，物料加热温度在相变点下45℃，加热保温时间为330min；锻造比控制在1.4，分锤匀速压下，锻后采用水淬。
112.(4)相变点以上170℃锻造：对(3)所得锻坯进行1火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上170℃，加热保温时间为320min，每火次锻造温度递减75℃，锻造比控制在1.8，分锤匀速压下，锻后采用空冷。
113.(5)相变点以下25℃锻造：对(4)所得锻坯进行3火次镦拔锻造，每一火次进行前对锻坯表面刷抗氧化涂层tb1200-15，物料加热至t
β-20℃换向镦拔、t
β-25℃对角拔长加镦拔、t
β-30℃两镦两拔，每一个火次的加热保温时间为4250min；锻后采用空冷。
114.(6)相变点以上280℃锻造：对(5)所得锻坯进行2火次镦拔锻造，物料加热温度在相变点以上280℃，加热保温时间为320min；每火次锻造温度递减45℃，锻造比控制在1.8，分锤匀速压下，锻后采用空冷，获得等轴β晶粒中间坯料。
115.(7)相变点以下锻造：对(6)所得锻坯进行2火次镦拔锻造，每一火次进行前对锻坯表面刷抗氧化涂层tb1200-15，物料加热至相变点以下t
β-30℃换向镦拔、t
β-35℃对角拔长加镦拔，每一个火次的加热保温时间为260min；锻后采用水淬；然后再进行t
β-40℃倒棱拔长，t
β-45℃摔圆拔长，锻比控制在1.3之，每一个火次的加热保温时间为420分钟；锻后采用水淬。
116.(8)采用锻后热处理方式，对(7)所得锻坯，在t
β-50℃和t
β-300℃采用分级热处理，中间采用随炉冷却的方式，每级热处理时间28h，即得750℃级高温钛合金棒材。
117.其余均与实施例1相同。
118.对比例1
119.钛合金棒材的锻造方法，包括以下步骤：
120.除没有步骤(5)～(8)，其余均与实施例1相同。
121.对比例2
122.除钛合金棒材，按照质量百分比计，由以下组分构成：
123.al:3％，sn:2％，zr:1.5％，ni:2％，cr:3％，mo:0.2％，nb:2％，余量为ti。
124.其余均与对比例2相同。
125.对比例3
126.钛合金棒材的锻造方法，包括以下步骤：
127.除没有步骤(8)，其余均与实施例1相同。
128.实验例
129.对本发明具体实施例制备的750℃级高温钛合金棒材的机械强度进行测试，测试结果如表1所示。
130.表1本发明实施例制备的750℃级高温钛合金棒材的机械强度测试结果
[0131][0132]
由表1可知，本发明实施例制备的750℃级高温钛合金棒材在700℃～750℃的使用温度下均具有良好的机械强度。仅采用一轮“高低高”工艺、采用其他合金成分、不采用锻后热处理等方法制备的钛合金棒材的机械性能均有一定程度下降。
[0133]
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0134]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。