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JP2016503126A5 - - Google Patents

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JP2016503126A5
JP2016503126A5 JP2015547393A JP2015547393A JP2016503126A5 JP 2016503126 A5 JP2016503126 A5 JP 2016503126A5 JP 2015547393 A JP2015547393 A JP 2015547393A JP 2015547393 A JP2015547393 A JP 2015547393A JP 2016503126 A5 JP2016503126 A5 JP 2016503126A5
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ワークピースは、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、ワークピースの第1の直交A軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度で主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造される。本明細書で使用するとき、主要圧下スペーサ高さ(major reduction spacer height)は、ワークピースの各直交軸に対して所望の最終鍛造寸法に相当する距離である。 Workpiece with sufficient strain rate to heat the inner region of the workpiece adiabatically in the direction of the first orthogonal A axis of the workpiece, the main pressure in the work piece forging temperature in the workpiece forging temperature range Press forged to spacer height. As used herein, the primary pressure spacer height (major reduction spacer height) is the distance corresponding to the desired final forging dimensions for each orthogonal axis of the workpiece.

ワークピースは、第1の荒打ち圧下におけるワークピースの第2の直交B軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度で第1の荒打ち圧下スペーサ高さ(blocking reduction spacer height)にプレス鍛造される。第1の荒打ち圧下は、ワークピースを、ワークピースの鍛造前形状に実質的に戻すために適用される。第1の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第1の荒打ち圧下において生じる全ひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第1の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。第1の荒打ち圧下スペーサ高さは、主要圧下スペーサ高さよりも大きい。 Workpiece in the direction of the second orthogonal B axis of the work piece in the first rough beating pressure, workpiece forging temperature in the first rough beating pressure spacer height in the workpiece forging temperature range (blocking reduction spacer height ) Is press forged. First rough beating pressure is a workpiece, is applied in order to return substantially to forging before the shape of the workpiece. Although the strain rate under the first roughing pressure may be sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece, in a non-limiting embodiment, the total strain that occurs under the first roughing pressure is Adiabatic heating during the first roughing pressure may not occur because it may not be sufficient to heat the workpiece significantly adiabatically. The first roughing reduction spacer height is greater than the main reduction spacer height.

ワークピースは、第2の荒打ち圧下におけるワークピースの第3の直交C軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度で第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造される。第2の荒打ち圧下は、ワークピースを、ワークピースの鍛造前形状に実質的に戻すために適用される。第2の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第2の荒打ち圧下において生じる全ひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第2の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。第2の荒打ち圧下スペーサ高さは、主要圧下スペーサ高さよりも大きい。 Workpiece is pressed forged in a third direction orthogonal axis C of the workpiece in the second rough beating pressure, the second rough beating pressure spacer height in the workpiece forging temperature in the workpiece forging temperature range . Second rough beating pressure is a workpiece, is applied in order to return substantially to forging before the shape of the workpiece. The strain rate under the second roughing pressure may be sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece, but in a non-limiting embodiment, the total strain that occurs under the second roughing pressure is order to heat the workpiece to significantly adiabatically may not be sufficient, adiabatic heating during the second rough beating pressure may also not occur. The second roughing reduction spacer height is larger than the main reduction spacer height.

ワークピースは、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、ワークピースの第2の直交B軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度で主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造される。 Workpiece with sufficient strain rate to heat the inner region of the workpiece adiabatically in the direction of the second orthogonal B-axis of the workpiece, the main pressure in the work piece forging temperature in the workpiece forging temperature range Press forged to spacer height.

ワークピースは、第1の荒打ち圧下におけるワークピースの第3の直交C軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度で第1の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造される。第1の荒打ち圧下は、ワークピースを、ワークピースの鍛造前形状に実質的に戻すために適用される。第1の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第1の荒打ち圧下において生じる全ひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第1の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。第1の荒打ち圧下スペーサ高さは、主要圧下スペーサ高さよりも大きい。 Workpiece is pressed forged in a third direction orthogonal axis C of the workpiece in the first rough beating pressure, the first rough beating pressure spacer height in the workpiece forging temperature in the workpiece forging temperature range . First rough beating pressure is a workpiece, is applied in order to return substantially to forging before the shape of the workpiece. Although the strain rate under the first roughing pressure may be sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece, in a non-limiting embodiment, the total strain that occurs under the first roughing pressure is Adiabatic heating during the first roughing pressure may not occur because it may not be sufficient to heat the workpiece significantly adiabatically. The first roughing reduction spacer height is greater than the main reduction spacer height.

ワークピースは、第2の荒打ち圧下におけるワークピースの第1の直交A軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度で第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造される。第2の荒打ち圧下は、ワークピースを、ワークピースの鍛造前形状に実質的に戻すために適用される。第2の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第2の荒打ち圧下において生じる全ひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第2の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。第2の荒打ち圧下スペーサ高さは、主要圧下スペーサ高さよりも大きい。 Workpiece is pressed forged in a first direction orthogonal A axis of the workpiece in the second rough beating pressure, the second rough beating pressure spacer height in the workpiece forging temperature in the workpiece forging temperature range . Second rough beating pressure is a workpiece, is applied in order to return substantially to forging before the shape of the workpiece. The strain rate under the second roughing pressure may be sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece, but in a non-limiting embodiment, the total strain that occurs under the second roughing pressure is order to heat the workpiece to significantly adiabatically may not be sufficient, adiabatic heating during the second rough beating pressure may also not occur. The second roughing reduction spacer height is larger than the main reduction spacer height.

ワークピースは、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、主要圧下におけるワークピースの第3の直交C軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度で主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造される。 The workpiece has a strain forging temperature within the workpiece forging temperature range in the direction of the third orthogonal C-axis of the workpiece under main pressure at a strain rate sufficient to adiabatically heat the inner region of the workpiece. And press forged to the height of the main reduction spacer.

ワークピースは、第1の荒打ち圧下におけるワークピースの第1の直交A軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度で第1の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造される。第1の荒打ち圧下は、ワークピースを、ワークピースの鍛造前形状に実質的に戻すために適用される。第1の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第1の荒打ち圧下において生じる全ひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第1の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。第1の荒打ち圧下スペーサ高さは、主要圧下スペーサ高さよりも大きい。 Workpiece is press-forged in the first direction orthogonal A axis of the workpiece in the first rough beating pressure, the first rough beating pressure spacer height in the workpiece forging temperature in the workpiece forging temperature range . First rough beating pressure is a workpiece, is applied in order to return substantially to forging before the shape of the workpiece. Although the strain rate under the first roughing pressure may be sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece, in a non-limiting embodiment, the total strain that occurs under the first roughing pressure is Adiabatic heating during the first roughing pressure may not occur because it may not be sufficient to heat the workpiece significantly adiabatically. The first roughing reduction spacer height is greater than the main reduction spacer height.

ワークピースは、第2の荒打ち圧下におけるワークピースの第2の直交B軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度で第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造される。第2の荒打ち圧下は、ワークピースを、ワークピースの鍛造前形状に実質的に戻すために適用される。第2の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第2の荒打ち圧下において生じる全ひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第2の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。第2の荒打ち圧下スペーサ高さは、主要圧下スペーサ高さよりも大きい。 Workpiece is pressed forged in the direction of the second orthogonal B-axis of the workpiece in the second rough beating pressure, the second rough beating pressure spacer height in the workpiece forging temperature in the workpiece forging temperature range . Second rough beating pressure is a workpiece, is applied in order to return substantially to forging before the shape of the workpiece. The strain rate under the second roughing pressure may be sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece, but in a non-limiting embodiment, the total strain that occurs under the second roughing pressure is order to heat the workpiece to significantly adiabatically may not be sufficient, adiabatic heating during the second rough beating pressure may also not occur. The second roughing reduction spacer height is larger than the main reduction spacer height.

温度の関数としての、Ti−6−4、Ti−6−2−4−6、およびTi−6−2−4−2合金に存在する平衡α相の体積分率の算出された予測をプロットするグラフである。Plotted calculated predictions of volume fraction of equilibrium alpha phase present in Ti-6-4, Ti-6-2-4-6, and Ti-6-2-4-2 alloys as a function of temperature It is a graph to do. 本開示によるチタン合金を処理するための方法の非限定的な実施形態のステップを列挙する流れ図である。2 is a flow chart listing the steps of a non-limiting embodiment of a method for processing a titanium alloy according to the present disclosure. 粒径の微細化のためにチタン合金を処理するための熱管理を使用する高ひずみ速度多軸鍛造方法の非限定的な実施形態の態様の概略図であり、図3(a)、3(c)、および3(e)は、非限定的なプレス鍛造ステップを表し、図3(b)、3(d)、および3(f)は、本開示の非限定的態様による任意的な非限定的な冷却および加熱ステップを表す。FIG. 3 is a schematic diagram of aspects of a non-limiting embodiment of a high strain rate multi-axis forging method that uses thermal management to treat a titanium alloy for particle size refinement; c), and 3 (e) represent non-limiting press forging steps, and FIGS. 3 (b), 3 (d), and 3 (f) are optional non-limiting aspects of the present disclosure. Represents limited cooling and heating steps. 小規模サンプルの粒径を微細化するために使用されることが既知である、先行技術の低ひずみ速度多軸鍛造技術の態様の概略図である。1 is a schematic diagram of an embodiment of a prior art low strain rate multi-axis forging technique that is known to be used to refine the grain size of a small sample. FIG. ワークピースの最終所望寸法への主要直交圧下ならびに第1および第2の荒打ち圧下を含む、本開示によるチタン合金を処理するための方法の非限定的な実施形態のステップを列挙する流れ図である。FIG. 6 is a flow chart listing the steps of a non-limiting embodiment of a method for processing a titanium alloy according to the present disclosure, including primary orthogonal reduction to the final desired dimension of the workpiece and first and second roughing reductions. . 同上Same as above 同上Same as above 本開示による高ひずみ速度多軸鍛造方法の非限定的な実施形態に関する温度−時間熱機械プロセス図である。2 is a temperature-time thermomechanical process diagram for a non-limiting embodiment of a high strain rate multi-axis forging method according to the present disclosure. FIG. 本開示による多温度高ひずみ速度多軸鍛造方法の非限定的な実施形態に関する温度−時間熱機械プロセス図である。FIG. 2 is a temperature-time thermomechanical process diagram for a non-limiting embodiment of a multi-temperature high strain rate multi-axis forging method according to the present disclosure. 本開示によるβトランザス高ひずみ速度多軸鍛造方法の非限定的な実施形態に関する温度−時間熱機械プロセス図である。FIG. 2 is a temperature-time thermomechanical process diagram for a non-limiting embodiment of a β transus high strain rate multi-axis forging method according to the present disclosure. 本開示による粒径微細化のための複数の据え込みおよび延伸方法の非限定的な実施形態の態様の概略図である。1 is a schematic diagram of aspects of a non-limiting embodiment of multiple upsetting and stretching methods for particle size refinement according to the present disclosure. FIG. 本開示による、粒径を微細化するためのチタン合金の複数の据え込みおよび延伸処理のための方法の非限定的な実施形態のステップを列挙する流れ図である。2 is a flow chart listing the steps of a non-limiting embodiment of a method for multiple upsetting and stretching processes of a titanium alloy to refine grain size according to the present disclosure. 商業的に鍛造および処理されたTi−6−2−4−2合金の微細構造の顕微鏡写真である。2 is a photomicrograph of the microstructure of a commercially forged and processed Ti-6-2-4-2 alloy. 本開示の実施例1に説明される熱管理された高ひずみMAF実施形態によって処理されたTi−6−2−4−2合金の微細構造の顕微鏡写真である。2 is a micrograph of the microstructure of a Ti-6-2-4-2 alloy processed by a thermally controlled high strain MAF embodiment described in Example 1 of the present disclosure. 商業的に鍛造および処理されたTi−6−2−4−6合金の微細構造を描写する顕微鏡写真である。FIG. 3 is a photomicrograph depicting the microstructure of a commercially forged and processed Ti-6-2-4-6 alloy. 本開示の実施例2に説明される熱管理された高ひずみMAF実施形態によって処理されたTi−6−2−4−6合金の微細構造の顕微鏡写真である。2 is a photomicrograph of the microstructure of a Ti-6-2-4-6 alloy processed by the thermally controlled high strain MAF embodiment described in Example 2 of the present disclosure. 本開示の実施例3に説明される熱管理された高ひずみMAF実施形態によって処理されたTi−6−2−4−6合金の微細構造の顕微鏡写真である。4 is a micrograph of the microstructure of a Ti-6-2-4-6 alloy processed by the thermally controlled high strain MAF embodiment described in Example 3 of the present disclosure. 本開示の実施例4に説明される、各軸上に等しいひずみを適用する熱管理された高ひずみMAF実施形態によって処理されたTi−6−2−4−2合金の微細構造の顕微鏡写真である。In a micrograph of the microstructure of a Ti-6-2-4-2 alloy processed by a thermally controlled high strain MAF embodiment applying equal strain on each axis, described in Example 4 of the present disclosure. is there. 本開示の実施例5に説明される、荒打ち圧下を使用して、各主要圧下後に発生するワークピースの膨張を最小化する熱管理された高ひずみMAF実施形態によって処理された、Ti−6−2−4−2合金の微細構造の顕微鏡写真である。Ti-6 treated by a thermally managed high strain MAF embodiment that uses roughing reduction and minimizes workpiece expansion after each primary reduction , as described in Example 5 of the present disclosure. It is a microscope picture of the microstructure of a 2-4-2 alloy. 本開示の実施例6に説明されるβトランザスMAFを通して利用する熱管理された高ひずみMAF実施形態によって処理された、Ti−6−2−4−2合金の中心領域の微細構造の顕微鏡写真である。In a micrograph of the microstructure of the central region of a Ti-6-2-4-2 alloy processed by a thermally controlled high strain MAF embodiment utilized through β-transus MAF described in Example 6 of the present disclosure is there. 本開示の実施例6に説明されるβトランザスMAFを通して利用する熱管理された高ひずみMAF実施形態によって処理された、Ti−6−2−4−2合金の表面領域の微細構造の顕微鏡写真である。In a micrograph of the microstructure of the surface area of a Ti-6-2-4-2 alloy processed by a thermally controlled high strain MAF embodiment utilized through β-transus MAF described in Example 6 of the present disclosure is there.

本開示の態様は、粒径を微細化する鍛造ステップ中に高ひずみ速度の適用を含む、チタン合金のための多軸鍛造プロセスの非限定的な実施形態に関する。これらの方法の実施形態は、概して、「高ひずみ速度多軸鍛造」または「高ひずみ速度MAF」として本開示において言及される。本明細書で使用するとき、用語「圧下」および「ヒット」は互換的に、ワークピースがダイ表面間で鍛造される個々のプレス鍛造ステップを指す。本明細書で使用するとき、語句「スペーサ高さ」は、その軸に沿った圧下後に1つの直交軸に沿って測定されるワークピースの寸法または厚さを指す。例えば、特定の軸に沿って4.0インチのスペーサ高さにプレス鍛造圧下した後、その軸に沿って測定されるプレス鍛造されたワークピースの厚さは、約4.0インチとなる。スペーサ高さの概念および使用は、プレス鍛造の分野の当業者に周知であり、本明細書においてさらに述べる必要はない。 Aspects of the present disclosure relate to a non-limiting embodiment of a multi-axis forging process for titanium alloys that includes the application of high strain rates during the forging step to refine the grain size. These method embodiments are generally referred to in this disclosure as “high strain rate multi-axis forging” or “high strain rate MAF”. As used herein, the terms “ rolling ” and “hit” interchangeably refer to individual press forging steps in which a workpiece is forged between die surfaces. As used herein, the phrase “spacer height” refers to the dimension or thickness of a workpiece measured along one orthogonal axis after reduction along that axis. For example, after pressing forging pressure to the spacer height 4.0 inches along a particular axis, the thickness of the press-forged workpiece is measured along its axis becomes about 4.0 inches. The concept and use of spacer height is well known to those skilled in the art of press forging and need not be further described herein.

非限定的な実施形態では、プレス鍛造中(28)、ワークピース24は、20%〜50%の範囲内の高さまたは別の寸法における圧下まで塑性変形され、即ち、寸法は、この範囲内の割合まで縮小される。別の非限定的な実施形態では、プレス鍛造中(28)、ワークピース24は、30%〜40%の範囲内の高さまたは別の寸法における圧下まで塑性変形される。 In a non-limiting embodiment, during press forging (28), the workpiece 24 is plastically deformed to a height in the range of 20% to 50% or reduction in another dimension, i.e., the dimension is within this range. Reduced to In another non-limiting embodiment, during press forging (28), the workpiece 24 is plastically deformed to a height in the range of 30% to 40% or reduction in another dimension.

既知の超低ひずみ速度(0.001秒−1以下)多軸鍛造プロセスは、図4に概略的に描写される。概して、多軸鍛造の態様は、鍛造装置(例えば、自由鍛造であってもよい)による3ストローク毎(即ち、「3ヒット」)のサイクル後、ワークピースの形状およびサイズは、その3ヒットサイクルの第1のヒットの直前のワークピースの形状およびサイズに近付くということである。例えば、一辺5インチの立方体形状のワークピースを、初めに「a」軸の方向に第1の「ヒット」で鍛造し、90°回転させ、直交「b」軸の方向に第2のヒットで鍛造し、次に90°回転させ、直交「c」軸の方向に第3のヒットで鍛造した後、ワークピースは、開始立方体に類似し、約5インチの辺を含むことになる。換言すれば、3ヒットサイクルは、立方体を、立方体の3つの直交軸に沿って3つのステップにおいて変形させたが、個々のヒット間のワークピースの再配置および各ヒット中の圧下の選択の結果、3つの鍛造変形の全体的な結果は、立方体を概ねその元の形状およびサイズに戻すということである。 A known ultra-low strain rate (0.001 sec- 1 or less) multi-axis forging process is schematically depicted in FIG. In general, the multi-axis forging aspect is that after every three strokes (ie, “3 hits”) with a forging device (eg, may be free forging), the shape and size of the workpiece is the 3 hit cycle. Is approaching the shape and size of the workpiece just before the first hit. For example, a cube-shaped workpiece with a side of 5 inches is first forged with a first “hit” in the direction of the “a” axis, rotated 90 °, and with a second hit in the direction of the orthogonal “b” axis. After forging and then rotating 90 ° and forging with a third hit in the direction of the orthogonal “c” axis, the workpiece will resemble the starting cube and will contain approximately 5 inches of sides. In other words, the three-hit cycle transformed the cube in three steps along the cube's three orthogonal axes, but the result of repositioning the workpiece between individual hits and the selection under reduction during each hit. The overall result of the three forging deformations is to return the cube to its original shape and size.

本開示による別の非限定的な実施形態では、図2(a)に示され、本明細書において「第1のヒット」とも称される第1のプレス鍛造ステップ(28)は、ワークピースがワークピース鍛造温度範囲内の温度である間に、ワークピースを、上面を下にして所定のスペーサ高さにプレス鍛造することを含んでもよい。本明細書で使用するとき、用語「スペーサ高さ」は、特定のプレス鍛造圧下の完了時のワークピースの寸法を指す。例えば、5インチのスペーサ高さに関して、ワークピースは、約5インチの寸法に鍛造される。本開示の方法の特定の非限定的な実施形態では、スペーサ高さは、例えば、5インチである。別の非限定的な実施形態では、スペーサ高さは、3.25インチである。他のスペーサ高さ、例えば、5インチ未満、約4インチ、約3インチ、5インチ超、または5インチ〜最大30インチは、本明細書における実施形態の範囲内であるが、本開示の範囲を制限するものとして見なされるべきではない。スペーサ高さは、鍛造炉の能力、また任意に、本明細書に見られるように、ワークピースをワークピース鍛造温度に維持するための本開示の非限定的な実施形態による熱管理システムの能力によってのみ制限される。3インチ未満のスペーサ高さも、本明細書に開示される実施形態の範囲内であり、かかる比較的小さいスペーサ高さは、最終製品の所望の特性によってのみ制限される。例えば、本開示による方法における、約30インチのスペーサ高さの使用は、細粒径、微細粒径、または超微細粒径を有する、ビレットサイズの(例えば、一辺30インチの)立方体形状のチタン合金形態の生産を可能にする。従来の合金のビレットサイズの立方体形状の形態は、例えば、航空機または陸上タービン用のディスク、リング、およびケース部品へ鍛造されるワークピースとして用いられている。 In another non-limiting embodiment according to the present disclosure, a first press forging step (28) shown in FIG. 2 (a), also referred to herein as a “first hit”, comprises While the temperature is within the workpiece forging temperature range, the workpiece may be press forged to a predetermined spacer height with the top side down. As used herein, the term “spacer height” refers to the dimensions of the workpiece upon completion of a particular press forging reduction . For example, for a 5 inch spacer height, the workpiece is forged to a size of about 5 inches. In certain non-limiting embodiments of the disclosed method, the spacer height is, for example, 5 inches. In another non-limiting embodiment, the spacer height is 3.25 inches. Other spacer heights, such as less than 5 inches, about 4 inches, about 3 inches, more than 5 inches, or 5 inches up to 30 inches are within the scope of embodiments herein, but are within the scope of the present disclosure. Should not be considered as limiting. The spacer height is the capability of the forging furnace, and optionally the capability of the thermal management system according to a non-limiting embodiment of the present disclosure to maintain the workpiece at the workpiece forging temperature, as seen herein. Limited only by. Spacer heights of less than 3 inches are also within the scope of the embodiments disclosed herein, and such relatively small spacer heights are limited only by the desired properties of the final product. For example, the use of a spacer height of about 30 inches in the method according to the present disclosure can result in billet-sized (eg, 30 inches on a side) cubic shaped titanium having a fine, fine, or ultra fine particle size. Allows production of alloy forms. Conventional alloy billet-sized cubic shapes are used, for example, as workpieces that are forged into disks, rings, and case parts for aircraft or land turbines.

本開示による方法の種々の非限定的な実施形態において用いられるべき所定のスペーサ高さは、本開示を考慮して、過度の実験を伴わずに当業者によって決定することができる。特定のスペーサ高さは、過度の実験を伴わずに当業者によって決定することができる。特定のスペーサ高さは、鍛造中の亀裂に対する特定の合金の感受性に依存する。亀裂に対してより高い感受性を有する合金は、より大きいスペーサ高さ、即ち、亀裂を防止するために1ヒットあたりより小さい変形を要するであろう。断熱的加熱の制限もまた、ワークピース温度は、ヒットの少なくとも最後のサイクルにおいて合金のTβを超えるべきではないため、スペーサ高さを選択する際に考慮されなくてはならない。それに加えて、鍛造プレス能力の制限は、スペーサ高さを選択する際に考慮される必要がある。例えば、一辺4インチの立方体のワークピースのプレス中、断面積は、プレスステップ中に増加する。したがって、必要とされるひずみ速度でワークピースを変形させ続けるために必要とされる総荷重は、増加する。荷重は、鍛造プレスの能力を超えて増加することはできない。また、ワークピース形状(geometry)は、スペーサ高さを選択する際に考慮される必要がある。大きな変形は、ワークピースの膨張をもたらすことがある。過度に大きい圧下は、ワークピースの相対的な平坦化をもたらす可能性があり、その結果、異なる直交軸の方向における次の鍛造ヒットは、ワークピースの屈曲をもたらす可能性がある。 The predetermined spacer height to be used in various non-limiting embodiments of the method according to the present disclosure can be determined by one of ordinary skill in the art without undue experimentation in light of the present disclosure. The particular spacer height can be determined by one skilled in the art without undue experimentation. The specific spacer height depends on the sensitivity of the specific alloy to cracking during forging. Alloys that are more susceptible to cracking will require a larger spacer height, i.e., less deformation per hit to prevent cracking. Limitation of adiabatic heating also workpiece temperature, because should not exceed T beta alloys in at least the last cycle of hits, must be considered in selecting a spacer height. In addition, forging press capacity limitations need to be considered when selecting the spacer height. For example, during the pressing of a 4 inch wide cubic workpiece, the cross-sectional area increases during the pressing step. Thus, the total load required to continue to deform the workpiece at the required strain rate increases. The load cannot be increased beyond the capacity of the forging press. Also, the workpiece geometry needs to be considered when selecting the spacer height. Large deformations can result in workpiece expansion. An excessively large reduction can result in relative flattening of the workpiece, so that subsequent forging hits in different orthogonal axis directions can result in bending of the workpiece.

図3(c)に示されるように、本開示による多軸鍛造方法(26)の非限定的な実施形態の態様は、ワークピース24またはワークピース24の少なくとも内部領域を断熱的に加熱し、ワークピース24を塑性変形させるのに十分なひずみ速度を使用して、ワークピース24を、ワークピース24の第2の直交軸48の方向(B)に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度でプレス鍛造すること(ステップ46)を含む。非限定的な実施形態では、プレス鍛造(46)中、ワークピース24は、高さまたは別の寸法において20%〜50%圧下の塑性変形に変形される。別の非限定的な実施形態では、プレス鍛造(46)中、ワークピース24は、高さまたは別の寸法において30%〜40%圧下の塑性変形に変形される。非限定的な実施形態では、ワークピース24は、第1のプレス鍛造ステップ(28)において使用されるものと同じスペーサ高さに、第2の直交軸48の方向にプレス鍛造されてもよい(46)。別の非限定的な実施形態では、ワークピース24は、第1のプレス鍛造ステップ(28)において使用されるものと異なるスペーサ高さに、第2の直交軸48の方向にプレス鍛造されてもよい。別の非限定的な実施形態では、ワークピース24の内部領域(図示無し)は、プレス鍛造ステップ(46)中、第1のプレス鍛造ステップ(28)と同じ温度まで断熱的に加熱される。他の非限定的な実施形態では、プレス鍛造(46)のために使用される高ひずみ速度は、第1のプレス鍛造ステップ(28)に関して開示されるものと同一のひずみ速度範囲内である。 As shown in FIG. 3 (c), aspects of a non-limiting embodiment of the multi-axis forging method (26) according to the present disclosure include adiabatically heating the workpiece 24 or at least an interior region of the workpiece 24, Using a strain rate sufficient to plastically deform the workpiece 24, the workpiece 24 is moved in the direction of the second orthogonal axis 48 of the workpiece 24 (B) to a workpiece forging within the workpiece forging temperature range. Including press forging at temperature (step 46). In a non-limiting embodiment, during press forging (46), the workpiece 24 is deformed to a plastic deformation under a 20% to 50% reduction in height or another dimension. In another non-limiting embodiment, during press forging (46), workpiece 24 is deformed to a plastic deformation of 30% to 40% reduction in height or another dimension. In a non-limiting embodiment, the workpiece 24 may be press forged in the direction of the second orthogonal axis 48 to the same spacer height used in the first press forging step (28) ( 46). In another non-limiting embodiment, the workpiece 24 may be press forged in the direction of the second orthogonal axis 48 to a different spacer height than that used in the first press forging step (28). Good. In another non-limiting embodiment, the interior region (not shown) of the workpiece 24 is adiabatically heated during the press forging step (46) to the same temperature as the first press forging step (28). In other non-limiting embodiments, the high strain rate used for press forging (46) is within the same strain rate range disclosed for the first press forging step (28).

図3(e)に示されるように、本開示による多軸鍛造方法(26)の実施形態の態様は、ワークピース24を断熱的に加熱するか、またはワークピースの内部領域を少なくとも断熱的に加熱し、ワークピース24を塑性変形させるのに十分なラム速度およびひずみ速度を使用して、ワークピース24を、ワークピース24の第3の直交軸58の方向(C)に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度でプレス鍛造すること(ステップ56)を含む。非限定的な実施形態では、ワークピース24は、プレス鍛造(56)中、高さまたは別の寸法において20%〜50%圧下の塑性変形に変形される。別の非限定的な実施形態では、プレス鍛造(56)中、ワークピースは、高さまたは別の寸法において30%〜40%圧下の塑性変形に変形される。非限定的な実施形態では、ワークピース24は、第1のプレス鍛造ステップ(28)および/または第2の鍛造ステップ(46)において使用されるものと同じスペーサ高さに、第3の直交軸58の方向にプレス鍛造されてもよい(56)。別の非限定的な実施形態では、ワークピース24は、第1のプレス鍛造ステップ(28)において使用されるものと異なるスペーサ高さに、第3の直交軸58の方向にプレス鍛造されてもよい。本開示による別の非限定的な実施形態では、ワークピース24の内部領域(図示無し)は、プレス鍛造ステップ(56)中、第1のプレス鍛造ステップ(28)と同じ温度まで断熱的に加熱される。他の非限定的な実施形態では、プレス鍛造(56)のために使用される高ひずみ速度は、第1のプレス鍛造ステップ(28)に関して開示されるものと同一のひずみ速度範囲内である。 As shown in FIG. 3 (e), aspects of an embodiment of the multi-axis forging method (26) according to the present disclosure may heat the workpiece 24 adiabatically or at least adiabatic the interior region of the workpiece. Using a ram speed and strain rate sufficient to heat and plastically deform the workpiece 24, the workpiece 24 is placed in the direction of the third orthogonal axis 58 of the workpiece 24 (C), the workpiece forging temperature. Including press forging at a workpiece forging temperature within the range (step 56). In a non-limiting embodiment, the workpiece 24 is deformed to a plastic deformation under 20% to 50% reduction in height or another dimension during press forging (56). In another non-limiting embodiment, during press forging (56), the workpiece is deformed to a plastic deformation under a 30% to 40% reduction in height or another dimension. In a non-limiting embodiment, the workpiece 24 has a third orthogonal axis at the same spacer height used in the first press forging step (28) and / or the second forging step (46). It may be press forged in the direction of 58 (56). In another non-limiting embodiment, the workpiece 24 may be press forged in the direction of the third orthogonal axis 58 to a different spacer height than that used in the first press forging step (28). Good. In another non-limiting embodiment according to the present disclosure, the interior region (not shown) of the workpiece 24 is adiabatically heated to the same temperature as the first press forging step (28) during the press forging step (56). Is done. In other non-limiting embodiments, the high strain rate used for press forging (56) is within the same strain rate range disclosed for the first press forging step (28).

本開示による非限定的な実施形態では、異なる圧下は、均等化されたひずみを全ての方向に提供するように、A軸ヒット、B軸ヒット、およびC軸ヒットに関して使用される。高ひずみ速度MAFを適用して、均等化されたひずみを全方向に導入することは、ワークピースのより少ない亀裂、およびワークピースに関するより多くの等軸α粒構造をもたらす。例えば、均等化されていないひずみは、A軸上で3.0インチの高さに高ひずみ速度で鍛造された4インチの立方体から開始することによって、立方体ワークピースに導入することができる。A軸上のこの圧下は、ワークピースをB軸およびC軸に沿って膨張させる。B軸方向における第2の圧下が、B軸寸法を3.0インチに縮小する場合、A軸上よりも多くのひずみが、B軸上でワークピースに導入される。同様に、C軸寸法を3.0インチに縮小するようなC軸方向における後続のヒットは、A軸またはB軸上よりも多くのひずみを、C軸上でワークピースに導入することになる。別の例として、均等化されたひずみを全ての直交方向に導入するために、4インチの立方体ワークピースは、3.0インチの高さにA軸上で鍛造(「ヒット」)され、90度回転され、3.5インチの高さにB軸上でヒットされ、次に90度回転され、4.0インチの高さにC軸上でヒットされる。この後者のシーケンスは、一辺約4インチであり、立方体の各直交方向に均等化されたひずみを含む立方体をもたらす。高ひずみ速度MAF中の立方体ワークピースの各直交軸上の圧下を算出するための一般式は、等式1に提供される。
等式1:ひずみ=−ln(スペーサ高さ/開始高さ)
全ひずみを算出するための一般式は、等式2によって提供される:

Figure 2016503126
異なる圧下は、異なるスペーサ高さを提供する鍛造装置内のスペーサを使用することによって、または当業者に既知である任意の代替的な方法によって実施することができる。 In a non-limiting embodiment according to the present disclosure, different reductions are used for A-axis hits, B-axis hits, and C-axis hits to provide equalized strain in all directions. Applying a high strain rate MAF to introduce equalized strain in all directions results in fewer cracks in the workpiece and more equiaxed alpha grain structure for the workpiece. For example, unequalized strain can be introduced into a cube workpiece by starting with a 4 inch cube forged at a high strain rate to a height of 3.0 inches on the A-axis. This reduction on the A axis causes the workpiece to expand along the B and C axes. If the second reduction in the B-axis direction reduces the B-axis dimension to 3.0 inches, more strain is introduced into the workpiece on the B-axis than on the A-axis. Similarly, subsequent hits in the C-axis direction that reduce the C-axis dimension to 3.0 inches will introduce more strain on the workpiece on the C-axis than on the A-axis or B-axis. . As another example, to introduce equalized strain in all orthogonal directions, a 4 inch cube workpiece is forged (“hit”) on the A axis to a height of 3.0 inches, 90 Rotated in degrees and hit on the B-axis to a height of 3.5 inches, then rotated 90 degrees and hit on the C-axis to a height of 4.0 inches. This latter sequence results in a cube that is about 4 inches on a side and contains strain equalized in each orthogonal direction of the cube. A general formula for calculating the reduction on each orthogonal axis of a cubic workpiece in high strain rate MAF is provided in Equation 1.
Equation 1: Strain = -ln (spacer height / starting height)
A general formula for calculating total strain is provided by Equation 2:
Figure 2016503126
Different reductions can be performed by using spacers in the forging device that provide different spacer heights or by any alternative method known to those skilled in the art.

ここで図5を参照し、図3を考慮すると、本開示による非限定的な実施形態において、超細粒チタン合金の生成のためのプロセス(70)は、チタン合金ワークピースをβ焼鈍すること(71)、β焼鈍したワークピース24を、ワークピースのチタン合金のβトランザス温度未満の温度まで冷却すること(72)、ワークピース24を、ワークピースのチタン合金のα+β相領域内であるワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度まで加熱すること(73)、およびワークピースを高ひずみ速度MAFすること(74)を含み、高ひずみ速度MAF(74)は、異なるスペーサ高さへのワークピースの直交軸に対するプレス鍛造圧下を含む。本開示による多軸鍛造(74)の非限定的な実施形態では、ワークピース24は、第1の直交軸(A軸)上で主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造される(75)。本明細書で使用するとき、語句「主要圧下スペーサ高さに・・・プレス鍛造される」は、ワークピースを、特定の直交軸に沿ったワークピースの所望の最終寸法に、直交軸に沿ってプレス鍛造することを指す。したがって、用語「主要圧下スペーサ高さ」は、各直交軸に沿ったワークピースの最終寸法を獲得するために使用されるスペーサ高さとして定義される。主要圧下スペーサ高さへの全てのプレス鍛造ステップは、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度を使用して発生すべきである。 Referring now to FIG. 5 and considering FIG. 3, in a non-limiting embodiment according to the present disclosure, the process (70) for the production of ultrafine titanium alloy comprises β annealing the titanium alloy workpiece. (71), cooling the β-annealed workpiece 24 to a temperature below the β transus temperature of the titanium alloy of the workpiece (72), the workpiece 24 being in the α + β phase region of the titanium alloy of the workpiece Heating the workpiece to a workpiece forging temperature within a piece forging temperature range (73) and subjecting the workpiece to a high strain rate MAF (74), wherein the high strain rate MAF (74) is a workpiece to a different spacer height. Includes press forging reduction on the orthogonal axis of the piece. In a non-limiting embodiment of multi-axis forging (74) according to the present disclosure, the workpiece 24 is press-forged (75) to the primary reduction spacer height on the first orthogonal axis (A-axis). As used herein, the phrase “press forged to the primary reduction spacer height” means that the workpiece is along the orthogonal axis to the desired final dimension of the workpiece along the particular orthogonal axis. Refers to press forging. Thus, the term “primary reduction spacer height” is defined as the spacer height used to obtain the final dimension of the workpiece along each orthogonal axis. All press forging steps to the main reduction spacer height should occur using a strain rate sufficient to adiabatically heat the interior area of the workpiece.

図3(a)に示される通り、ワークピース24を、第1の直交A軸の方向に主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造(75)した後、プロセス(70)は任意に、ワークピースの断熱的に加熱された内部領域(図示無し)を、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却させること(図3(b)に示されるステップ76)をさらに含む。内部領域冷却時間は、例えば、5秒〜120秒、10秒〜60秒、または5秒〜最大5分の範囲に渡ってもよく、また必要とされる冷却時間は、ワークピースのサイズ、形状、および組成、ならびにワークピース周辺の環境の特性に依存することが、当業者によって認識される。 After the workpiece 24 is press forged (75) to the primary reduction spacer height in the direction of the first orthogonal A-axis, as shown in FIG. 3 (a), the process (70) optionally includes thermal insulation of the workpiece. Further cooling the internally heated interior region (not shown) to a temperature at or near the workpiece forging temperature (step 76 shown in FIG. 3 (b)). The internal zone cooling time may range, for example, from 5 seconds to 120 seconds, 10 seconds to 60 seconds, or 5 seconds to a maximum of 5 minutes, and the required cooling time depends on the size, shape of the workpiece It will be appreciated by those skilled in the art that it depends on the composition and the characteristics of the environment surrounding the workpiece.

非限定的な実施形態では、本明細書において圧下」と称されることもある、A軸上(図3参照)での主要圧下スペーサ高さへのプレス鍛造(75)後、また適用される場合、任意的な冷却の許容(76)および加熱(77)ステップの後、任意的な加熱および冷却ステップを含み得る荒打ち圧下スペーサ高さへのその後のプレス鍛造が、ワークピースを「正方形にする(square−up)」ためにBおよびC軸上で適用される。語句「荒打ち圧下スペーサ高さ・・・にプレス鍛造する」は、そうでなければ、第1の荒打ち圧下スペーサ高さ((78)、(87)、(96))にプレス鍛造すること、および第2の荒打ち圧下スペーサ((81)、(90)、(99))にプレス鍛造することとして本明細書にて言及され、主要圧下スペーサ高さへのプレス鍛造後に任意の面の中心付近に生じる膨張を縮小または「正方形にする」ために使用されるプレス鍛造ステップとして定義される。任意の面の中心またはその付近における膨張は、その面に導入されている3軸応力状態をもたらし、それはワークピースの亀裂をもたらす可能性がある。第1の圧下スペーサ高さにプレス鍛造するステップおよび第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造するステップは、本明細書において第1の荒打ち圧下、第2の荒打ち圧下、または単に荒打ち圧下とも称され、ワークピースの面が、直交軸に沿った主要圧下スペーサ高さへの次のプレス鍛造前に平坦または実質的に平坦であるように、膨張した面を変形させるために用いられる。荒打ち圧下は、主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造する各ステップにおいて使用されるスペーサ高さよりも大きいスペーサ高さにプレス鍛造することを含む。本明細書に開示される全ての第1および第2の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第1および第2の荒打ち圧下において生じる全ひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第1の荒打ち圧下および第2の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。荒打ち圧下は、主要圧下スペーサ高さへのプレス鍛造において使用されるものより大きいスペーサ高さに実施されるため、荒打ち圧下においてワークピースに付加されるひずみは、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分ではないことがある。分かる通り、高ひずみ速度MAFプロセスにおける第1および第2の荒打ち圧下の組み込みは、非限定的な実施形態において、−B−C−−C−A−から成る少なくとも1つのサイクルの鍛造のシーケンスをもたらし、、およびは、主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造することを含み、B、C、C、およびAは、第1もしくは第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することを含み、または別の非限定的な実施形態では、−B−C−−C−A−−A−Bから成る少なくとも1つのサイクルの鍛造のシーケンスをもたらし、、およびは、主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造することを含み、B、C、C、A、A、およびBは、第1または第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することを含む。 In a non-limiting embodiment, after press forging (75) to the main reduction spacer height on the A-axis (see FIG. 3), sometimes referred to herein as reductionA ”, and also applied when, after optional cooling of tolerance (76) and heating (77) step, subsequent press forging to rough beating pressure spacer height which may include an optional heating and cooling step, the workpiece " Applied on the B and C axes to “square-up”. The phrase "press forging ... rough beating pressure spacer height" is otherwise first rough beating pressure spacer height (78, (87), (96)) by press forging , And a second roughing reduction spacer ((81), (90), (99)), referred to herein as press forging, and any surface after press forging to the main reduction spacer height. Defined as a press forging step used to reduce or “square” the expansion that occurs near the center. Expansion at or near the center of any face results in a triaxial stress state being introduced into that face, which can lead to a crack in the workpiece. The step of press forging to the first reduction spacer height and the step of press forging to the second rough reduction spacer height are referred to herein as the first roughing reduction , the second roughing reduction , or simply the roughing reduction . also referred to as out pressure, the surface of the workpiece, as is flat or substantially flat before the next press forging to the main pressure spacer height along the orthogonal axes, used to deform the expanded surface It is done. Roughing reduction includes press forging to a spacer height greater than the spacer height used in each step of press forging to the primary reduction spacer height. The strain rates under all first and second roughing pressures disclosed herein may be sufficient to adiabatically heat the interior region of the workpiece, but in a non-limiting embodiment, total distortion occurs in the first and second rough beating pressure, because there may not be sufficient to heat the workpiece to significantly adiabatically, first rough beating pressure and the second insulation rough beating in pressure Heating may not occur. Since the roughing reduction is performed at a spacer height larger than that used in press forging to the main reduction spacer height, the strain applied to the workpiece under roughing pressure insulates the internal area of the workpiece. May not be sufficient to heat up. As can be seen, the incorporation of the first and second roughing pressures in the high strain rate MAF process is, in a non-limiting embodiment, of at least one cycle consisting of A— B—C— B— C—A— C . Resulting in a forging sequence, wherein A , B , and C include press forging to the primary reduction spacer height, and B, C, C, and A to the first or second rough reduction spacer height the method comprising pressing forging, or in another non-limiting embodiment, resulted in a -B-C- B -C-A- C consisting -A-B at least one cycle sequence of forging, a, B and C include press forging to the primary reduction spacer height, and B, C, C, A, A and B are press forging to the first or second rough reduction spacer height. Including Mu

再び図3および5を参照すると、非限定的な実施形態では、第1の直交軸上での主要圧下スペーサ高さへのプレス鍛造ステップ(75)(A圧下)後、また適用される場合、任意的な冷却の許容(76)および加熱(77)ステップ後、上述の通り、ワークピースは、B軸上で第1の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造される(78)。第1の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第1の荒打ち圧下において生じるひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第1の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。任意に、ワークピースの断熱的に加熱された内部領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却され(79)、一方ワークピースの外側表面領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱される(80)。上記および本開示の他の実施形態に開示されるA圧下(75)に関する全ての冷却時間および加熱方法は、ステップ(79)および(80)、ならびにワークピースの内部領域を冷却させ、ワークピースの外側表面領域を加熱する全ての任意的な後続ステップに適用可能である。 Referring again to FIGS. 3 and 5, in a non-limiting embodiment, after the press forging step (75) ( A reduction ) to the primary reduction spacer height on the first orthogonal axis, and also when applied: acceptable optional cooling (76) and heating (77) after step, as described above, the workpiece is pressed forging the first rough beating pressure spacer height on B-axis (78). Although the strain rate under the first roughing pressure may be sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece, in a non-limiting embodiment, the strain that occurs under the first roughing pressure is Adiabatic heating during the first roughing pressure may not occur because it may not be sufficient to heat the pieces significantly adiabatically. Optionally, the adiabatically heated inner region of the workpiece is cooled to a temperature at or near the workpiece forging temperature (79), while the outer surface area of the workpiece is at or near the workpiece forging temperature. Heat to near temperature (80). All cooling times and heating methods for A reduction (75) disclosed above and in other embodiments of the present disclosure allow steps (79) and (80) and the internal region of the workpiece to cool, Applicable to all optional subsequent steps of heating the outer surface area.

ワークピースは次に、C軸上で、主要圧下スペーサ高さよりも大きい第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造される(81)。第1および第2の荒打ち圧下は、ワークピースを、ワークピースの鍛造前の形状に実質的に戻るために適用される。第2の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第2の荒打ち圧下において生じるひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第2の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。任意に、ワークピースの断熱的に加熱された内部領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却され(82)、一方ワークピースの外側表面領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱される(83)。 The workpiece is then press forged on the C-axis to a second roughing reduction spacer height that is greater than the main reduction spacer height (81). The first and second roughing reductions are applied to substantially return the workpiece to its pre-forged shape. The strain rate under the second roughing pressure may be sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece, but in a non-limiting embodiment, the strain that occurs under the second roughing pressure is Adiabatic heating during the second roughing pressure may not occur because it may not be sufficient to heat the pieces significantly adiabatically. Optionally, the adiabatically heated inner region of the workpiece is cooled to a temperature at or near the workpiece forging temperature (82), while the outer surface area of the workpiece is at or near the workpiece forging temperature. Heated to near temperature (83).

ワークピースは次に、第2の直交軸、またはB軸の方向に、主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造される(84)。B軸上での主要圧下スペーサ高さへのプレス鍛造(84)は、本明細書においてB圧下と称される。B圧下(84)後、任意に、ワークピースの断熱的に加熱された内部領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却され(85)、一方ワークピースの外側表面領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱される(86)。 The workpiece is then press forged to the main reduction spacer height in the direction of the second orthogonal axis, or B-axis (84). Press forging (84) to the main reduction spacer height on the B-axis is referred to herein as B reduction . After B reduction (84), optionally, the adiabatically heated inner region of the workpiece is cooled to a temperature at or near the workpiece forging temperature (85), while the outer surface region of the workpiece is It is heated to a temperature at or near the piece forging temperature (86).

ワークピースは次に、C軸上で、主要圧下スペーサ高さよりも大きい第1の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造される(87)。第1の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第1の荒打ち圧下において生じるひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第1の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。任意に、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却され(88)、一方ワークピースの外側表面領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱される(89)。 Workpiece then on the C-axis, are pressed forging the first rough beating pressure spacer height greater than the main pressure spacer height (87). Although the strain rate under the first roughing pressure may be sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece, in a non-limiting embodiment, the strain that occurs under the first roughing pressure is Adiabatic heating during the first roughing pressure may not occur because it may not be sufficient to heat the pieces significantly adiabatically. Optionally, the workpiece is cooled to a temperature at or near the workpiece forging temperature (88), while the outer surface area of the workpiece is heated to a temperature at or near the workpiece forging temperature (89).

ワークピースは次に、A軸上で、主要圧下スペーサ高さよりも大きい第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造される(90)。第1および第2の荒打ち圧下は、ワークピースを、ワークピースの鍛造前の形状に実質的に戻るために適用される。第2の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第2の荒打ち圧下において生じるひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第2の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。任意に、ワークピースの断熱的に加熱された内部領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却され(91)、一方ワークピースの外側表面領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱される(92)。 The workpiece is then press forged (90) on the A-axis to a second roughing reduction spacer height that is greater than the main reduction spacer height. The first and second roughing reductions are applied to substantially return the workpiece to its pre-forged shape. The strain rate under the second roughing pressure may be sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece, but in a non-limiting embodiment, the strain that occurs under the second roughing pressure is Adiabatic heating during the second roughing pressure may not occur because it may not be sufficient to heat the pieces significantly adiabatically. Optionally, the adiabatically heated inner region of the workpiece is cooled to a temperature at or near the workpiece forging temperature (91), while the outer surface area of the workpiece is at or near the workpiece forging temperature. Heated to near temperature (92).

ワークピースは次に、第3の直交軸、またはC軸の方向に、主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造される(93)。C軸上での主要圧下スペーサ高さへのプレス鍛造(93)は、本明細書において、C圧下と称される。C圧下(93)後、任意に、ワークピースの断熱的に加熱された内部領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却され(94)、一方ワークピースの外側表面領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱される(95)。 The workpiece is then press forged to the main reduction spacer height (93) in the direction of the third orthogonal axis, or C-axis. Press forging (93) to the main reduction spacer height on the C-axis is referred to herein as C reduction . After C reduction (93), optionally, the adiabatically heated inner region of the workpiece is cooled to a temperature at or near the workpiece forging temperature (94), while the outer surface region of the workpiece is It is heated to the temperature at or near the piece forging temperature (95).

ワークピースは次に、A軸上で、主要圧下スペーサ高さよりも大きい第1の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造される(96)。第1の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第1の荒打ち圧下において生じるひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第1の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。任意に、ワークピースの断熱的に加熱された内部領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却され(97)、一方ワークピースの外側表面領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱される(98)。 The workpiece is then press forged (96) on the A-axis to a first rough reduction spacer height that is greater than the primary reduction spacer height. Although the strain rate under the first roughing pressure may be sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece, in a non-limiting embodiment, the strain that occurs under the first roughing pressure is Adiabatic heating during the first roughing pressure may not occur because it may not be sufficient to heat the pieces significantly adiabatically. Optionally, the adiabatically heated interior region of the workpiece is cooled to a temperature at or near the workpiece forging temperature (97), while the outer surface area of the workpiece is at or near the workpiece forging temperature. Heat to near temperature (98).

ワークピースは次に、B軸上で、主要圧下スペーサ高さよりも大きい第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造される(99)。第1および第2の荒打ち圧下は、ワークピースを、ワークピースの鍛造前の形状に実質的に戻るために適用される。第2の荒打ち圧下のひずみ速度は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分であり得るが、非限定的な実施形態では、第2の荒打ち圧下において生じるひずみが、ワークピースを著しく断熱的に加熱するのに十分ではない場合があるため、第2の荒打ち圧下中の断熱的加熱は、発生しないこともある。任意に、ワークピースの断熱的に加熱された内部領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却され(100)、一方ワークピースの外側表面領域は、ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱される(101)。 Workpiece then on the B-axis, are pressed forging the second rough beating pressure spacer height greater than the main pressure spacer height (99). The first and second roughing reductions are applied to substantially return the workpiece to its pre-forged shape. The strain rate under the second roughing pressure may be sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece, but in a non-limiting embodiment, the strain that occurs under the second roughing pressure is Adiabatic heating during the second roughing pressure may not occur because it may not be sufficient to heat the pieces significantly adiabatically. Optionally, the adiabatically heated inner region of the workpiece is cooled to a temperature at or near the workpiece forging temperature (100), while the outer surface region of the workpiece is at or near the workpiece forging temperature. Heated to near temperature (101).

上述のプロセスは、主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造した後、第1および第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造する繰り返しのシーケンスを含む。上述の非限定的な実施形態に開示されるような1つの総MAFサイクルを表す鍛造のシーケンスは、−B−C−−C−A−−A−Bと表すことができ、式中、下線付き太字の圧下(ヒット)は、主要圧下スペーサ高さへのプレス鍛造であり、下線付きまたは太字ではない圧下は、第1または第2の荒打ち圧下である。主要圧下スペーサ高さならびに第1および第2の荒打ち圧下へのプレス鍛造を含む、本開示によるMAFプロセスの全てのプレス鍛造圧下は、ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分な高ひずみ速度、例えば、限定するものではないが、0.2秒−1〜0.8秒−1の範囲内、または0.2秒−1〜0.4秒−1の範囲内のひずみ速度で実施されることが理解されるであろう。断熱的加熱は、第1および第2の荒打ち圧下中は、主要圧下と比較して、これらの圧下におけるより低い変形度合のため、実質的に発生しない場合があることも理解されるであろう。また、任意的なステップとして、中間連続プレス鍛造圧下は、ワークピースの断熱的に加熱された内部領域をワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却させ、ワークピースの外側表面は、本明細書に開示される熱管理システムを利用してワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱されることも理解されるであろう。これらの任意的なステップは、本方法がより大きいサイズのワークピースに対して使用されるときに、より有益であり得ると考えられる。さらに、本明細書に説明される−B−C−−C−A−−A−Bの鍛造のシーケンスの実施形態は、少なくとも1.0、または少なくとも1.0〜最大3.5未満の範囲内の全ひずみがワークピースにおいて達成されるまで、全体的または部分的に繰り返されてもよいことが理解される。 The process described above includes a repeated sequence of press forging to the primary reduction spacer height and then press forging to the first and second roughing reduction spacer heights. The forging sequence representing one total MAF cycle as disclosed in the non-limiting embodiment above can be expressed as A- B-C- B- C-A- C- A-B, Middle, underlined bold reduction (hit) is press forging to the main reduction spacer height, and underlined or non-bold reduction is the first or second roughing reduction . Including a press forging in the main pressure spacer height and the first and second rough beating pressure, all of the press forging pressure of MAF process according to the present disclosure is sufficient to heat the inner region of the workpiece adiabatically High strain rate, such as, but not limited to, a strain rate in the range of 0.2 sec- 1 to 0.8 sec- 1 , or 0.2 sec- 1 to 0.4 sec- 1. It will be understood that It is also understood that adiabatic heating may not occur substantially during the first and second roughing pressures due to the lower degree of deformation at these reductions compared to the primary reduction. Let's go. Also, as an optional step, intermediate continuous press forging reduction causes the adiabatically heated inner region of the workpiece to cool to or near the workpiece forging temperature, and the outer surface of the workpiece is It will also be understood that the thermal management system disclosed in the document is utilized to heat to or near the workpiece forging temperature. It is believed that these optional steps may be more beneficial when the method is used for larger size workpieces. Furthermore, embodiments of A -B-C- B -C-A- sequence of forging C -A-B to be described herein, at least 1.0 or at least 1.0 up to 3.5, It will be understood that it may be repeated in whole or in part until a total strain within a range of less than is achieved in the workpiece.

ワークピースにおける膨張は、表面ダイロックとワークピースの中心付近のより高温の材料の存在との組み合わせから生じる。膨張が増加するのに伴い、各面の中心は、亀裂を開始し始め得る3軸荷重に次第に供される。−B−C−−C−A−−A−Bのシーケンスにおいて、主要圧下スペーサ高さへの各プレス鍛造間の荒打ち圧下の使用は、ワークピースにおける亀裂形成の傾向を低減する。非限定的な実施形態では、ワークピースが立方体の形状である場合、第1の荒打ち圧下のための第1の荒打ち圧下スペーサ高さは、主要圧下スペーサ高さよりも40〜60%大きいスペーサ高さに対するものであってよい。非限定的な実施形態では、ワークピースが立方体の形状である場合、第2の荒打ち圧下のための第2の荒打ち圧下スペーサ高さは、主要圧下スペーサ高さよりも15〜30%大きいスペーサ高さに対するものであってよい。別の非限定的な実施形態では、第1の荒打ち圧下スペーサ高さは、第2の荒打ち圧下スペーサ高さに実質的に等しくてもよい。 Expansion in the workpiece results from a combination of surface die lock and the presence of a higher temperature material near the center of the workpiece. As the expansion increases, the center of each face is gradually subjected to a triaxial load that can begin to crack. In the sequence A-B-C- B- C-A- C- A-B, the use of roughing reduction between each press forging to the main reduction spacer height reduces the tendency of crack formation in the workpiece. . In a non-limiting embodiment, when the workpiece is in the form of a cube, a first rough beating pressure spacer height for the first rough beating pressure is 40 to 60% larger spacer than the main pressure spacer height It may be relative to height. In a non-limiting embodiment, when the workpiece is in the form of a cube, a second rough beating pressure spacer height for the second rough beating pressure and 15-30% greater spacer than the main pressure spacer height It may be relative to height. In another non-limiting embodiment, the first rough beating pressure spacer height may be substantially equal to the second rough beating pressure spacer height.

図6は、ワークピースをβトランザス温度超で塑性変形させ、ワークピース鍛造温度まで直接冷却する非限定的な方法に関する温度−時間熱機械プロセス図である。図6において、非限定的な方法200は、Ti−6−4合金のものよりも遅いα析出および成長速度を有するチタン合金を含むワークピースを、例えば、チタン合金のβトランザス温度206を超えるβ焼鈍温度204まで加熱すること202と、ワークピースをβ焼鈍温度204で保持または「均熱」208して、ワークピース内に全βチタン相微細構造を形成することとを含む。本開示による非限定的な実施形態では、均熱208の後、ワークピースは、塑性変形210されてもよい。非限定的な実施形態では、塑性変形210は、据え込み鍛造を含む。非限定的な実施形態では、塑性変形210は、0.3の真ひずみへの据え込み鍛造を含む。非限定的な実施形態では、塑性変形210は、β焼鈍温度での熱管理された高ひずみ速度多軸鍛造(図6中に図示無し)を含む。 FIG. 6 is a temperature-time thermomechanical process diagram for a non-limiting method of plastically deforming a workpiece above the β transus temperature and directly cooling to the workpiece forging temperature. In FIG. 6, a non-limiting method 200 can be used to produce a workpiece that includes a titanium alloy that has a slower α precipitation and growth rate than that of a Ti-6-4 alloy, for example, β that exceeds the β transus temperature 206 of the titanium alloy. Heating 202 to an annealing temperature 204 and holding or “ soaking ” the workpiece at a β annealing temperature 204 to form a full β titanium phase microstructure in the workpiece. In a non-limiting embodiment according to the present disclosure, after soaking 208, the workpiece may be plastically deformed 210. In a non-limiting embodiment, the plastic deformation 210 includes upset forging. In a non-limiting embodiment, the plastic deformation 210 includes upset forging to a true strain of 0.3. In a non-limiting embodiment, plastic deformation 210 includes thermally controlled high strain rate multi-axis forging (not shown in FIG. 6) at the β annealing temperature.

図7では、本開示による非限定的な方法230は、ワークピースを、合金のβトランザス温度236を超えるβ焼鈍温度234まで加熱すること232と、ワークピースを、チタン合金ワークピース中に全β相微細構造を形成するように、β焼鈍温度234で保持または均熱すること238とを含む。均熱238後、ワークピースは、塑性変形され得る240。限定的な実施形態では、塑性変形240は、据え込み鍛造を含む。別の非限定的な実施形態では、塑性変形240は、0.3のひずみへの据え込み鍛造を含む。また別の非限定的な実施形態では、ワークピースの塑性変形240は、β焼鈍温度での高ひずみ多軸鍛造(図7中に図示無し)を含む。 In FIG. 7, a non-limiting method 230 in accordance with the present disclosure includes heating 232 the workpiece to a β annealing temperature 234 that exceeds the β transus temperature 236 of the alloy, and the workpiece into the entire titanium alloy workpiece. Holding or soaking at a β annealing temperature 234 to form a phase microstructure. After soaking 238, the workpiece may be plastically deformed 240. In a limited embodiment, plastic deformation 240 includes upset forging. In another non-limiting embodiment, the plastic deformation 240 includes upset forging to a strain of 0.3. In another non-limiting embodiment, workpiece plastic deformation 240 includes high strain multi-axis forging (not shown in FIG. 7) at the β annealing temperature.

図8は、チタン合金を含むワークピースをβトランザス温度超で塑性変形させ、ワークピース鍛造温度まで冷却し、同時に、本明細書の非限定的な実施形態に従ってワークピースに熱管理された高ひずみ速度多軸鍛造を用いるための本開示による非限定的な方法の実施形態の、温度−時間熱機械プロセス図である。図8では、チタン合金の粒微細化のために熱管理された高ひずみ速度多軸鍛造を使用する非限定的な方法260は、ワークピースを、チタン合金のβトランザス温度266を超えるβ焼鈍温度264まで加熱すること262と、ワークピース内に全β相微細構造を形成するように、ワークピースをβ焼鈍温度264で保持または均熱すること268とを含む。ワークピースをβ焼鈍温度で均熱268した後、ワークピースは、塑性変形される270。非限定的な実施形態では、塑性変形270は、熱管理された高ひずみ速度多軸鍛造を含むことができる。非限定的な実施形態では、ワークピースは、ワークピースがβトランザス温度を通って冷却する際に、本明細書に開示されるように任意的な熱管理システムを使用して反復的に高ひずみ速度で多軸鍛造される272。図8は、3つの中間の高ひずみ速度多軸鍛造272ステップを示すが、所望により、より多数またはより少数の中間の高ひずみ速度多軸鍛造272ステップが存在し得ることが理解されるであろう。中間の高ひずみ速度多軸鍛造272ステップは、均熱温度での初めの高ひずみ速度多軸鍛造ステップ270およびチタン合金のα+β相領域274における最終の高ひずみ速度多軸鍛造ステップの中間である。図8は、ワークピースの温度が完全にα+β相領域内に留まっている1つの最終高ひずみ速度多軸鍛造ステップを示しているが、本説明を読めば、複数の多軸鍛造ステップが、さらなる粒微細化のためにα+β相領域内で実施され得ることが理解されるであろう。本開示の非限定的な実施形態によれば、少なくとも1つの最終の高ひずみ速度多軸鍛造ステップは、完全にチタン合金ワークピースのα+β相領域内の温度で行われる。 FIG. 8 shows that a workpiece comprising a titanium alloy is plastically deformed above the β transus temperature, cooled to the workpiece forging temperature, and at the same time thermally strained into the workpiece according to a non-limiting embodiment of the present specification. FIG. 4 is a temperature-time thermomechanical process diagram of an embodiment of a non-limiting method according to the present disclosure for using speed multi-axis forging. In FIG. 8, a non-limiting method 260 using thermally controlled high strain rate multi-axis forging for grain refinement of titanium alloys, the workpiece is subjected to a β annealing temperature that exceeds the β transus temperature 266 of the titanium alloy. Heating 262 to 264 and holding or soaking 268 the workpiece at a β annealing temperature 264 so as to form a full β phase microstructure in the workpiece. After the workpiece is soaked 268 at the β annealing temperature, the workpiece is plastically deformed 270. In a non-limiting embodiment, the plastic deformation 270 can include thermally managed high strain rate multi-axis forging. In a non-limiting embodiment, the workpiece is repeatedly high strained using an optional thermal management system as disclosed herein as the workpiece cools through the beta transus temperature. 272 is multi-axis forged at speed. FIG. 8 shows three intermediate high strain rate multi-axis forging 272 steps, but it will be understood that there can be more or fewer intermediate high strain rate multi-axis forging 272 steps if desired. Let's go. The intermediate high strain rate multi-axis forging 272 step is intermediate between the initial high strain rate multi-axis forging step 270 at the soaking temperature and the final high strain rate multi-axis forging step in the α + β phase region 274 of the titanium alloy. FIG. 8 shows one final high strain rate multi-axis forging step in which the temperature of the workpiece remains entirely within the α + β phase region. It will be appreciated that it can be performed in the α + β phase region for grain refinement. According to a non-limiting embodiment of the present disclosure, the at least one final high strain rate multi-axis forging step is performed entirely at a temperature within the α + β phase region of the titanium alloy workpiece.

MUD方法の非限定的な実施形態では、チタン合金のβ相領域におけるワークピースの塑性変形は、チタン合金ワークピースを延伸すること、据え込み鍛造すること、および高ひずみ速度で多軸鍛造することのうちの少なくとも1つを含む。別の非限定的な実施形態では、チタン合金のβ相領域におけるワークピースの塑性変形は、本開示の非限定的な実施形態による複数の据え込みおよび延伸鍛造を含み、ワークピースをワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却することは、空冷を含む。また別の非限定的な実施形態では、チタン合金のβ相領域におけるワークピースの塑性変形は、ワークピースを、高さ、または長さ等の別の寸法において30〜35%圧下まで据え込み鍛造することを含む。 In a non-limiting embodiment of the MUD method, the plastic deformation of the workpiece in the beta phase region of the titanium alloy is to stretch the titanium alloy workpiece, upset forging, and multiaxial forging at a high strain rate. At least one of them. In another non-limiting embodiment, the plastic deformation of the workpiece in the beta phase region of the titanium alloy includes a plurality of upset and stretch forgings according to a non-limiting embodiment of the present disclosure, wherein the workpiece is forged. Cooling to or near the temperature includes air cooling. In yet another non-limiting embodiment, the plastic deformation of the workpiece in the beta phase region of the titanium alloy upsets the workpiece to 30-35% reduction in another dimension, such as height or length. Including doing.

実施例4 本開示による非限定的な実施形態において、4.0インチの立方体形状のTi−6−2−4−2合金のワークピースを、1950°F(1066℃)で1時間β焼鈍し、次に空冷した。冷却後、β焼鈍した立方体形状のワークピースを、1700°F(926.7℃)のワークピース鍛造温度まで加熱し、1時間保持した。2つの高ひずみ速度MAFサイクル(3つのA−B−Cヒットの2つのシーケンス、合計で6ヒット)を、1700°F(926.7℃)で用いた。連続するヒット間の時間は、約15秒であった。鍛造のシーケンスは、3インチの止め具へのAヒット;3.5インチの止め具へのBヒット;および4.0インチの止め具へのCヒットであった。この鍛造のシーケンスは、3ヒットのMAFのシーケンス毎に3つの直交軸全てに等しいひずみを提供する。ラム速度は、毎秒1インチであった。プレスにおけるひずみ速度の制御はなかったが、4.0インチの立方体に関して、このラム速度は、0.25秒−1のプレス中に最少のひずみ速度をもたらす。サイクルあたりの全ひずみは、先行実施例の通り、各方向において3.25インチ圧下への鍛造より少ない。 Example 4 In a non-limiting embodiment according to the present disclosure, a 4.0 inch cube-shaped Ti-6-2-4-2 alloy workpiece is β annealed at 1950 ° F. (1066 ° C.) for 1 hour. Then it was air cooled. After cooling, the β-annealed cube-shaped workpiece was heated to a workpiece forging temperature of 1700 ° F. (926.7 ° C.) and held for 1 hour. Two high strain rate MAF cycles (2 sequences of 3 A-B-C hits, 6 hits in total) were used at 1700 ° F. (926.7 ° C.). The time between consecutive hits was about 15 seconds. The forging sequence was an A hit to a 3 inch stop; a B hit to a 3.5 inch stop; and a C hit to a 4.0 inch stop. This forging sequence provides equal strain on all three orthogonal axes for every three hit MAF sequence. The ram speed was 1 inch per second. There was no control of the strain rate in the press, but for a 4.0 inch cube, this ram speed results in the least strain rate during the press of 0.25 sec- 1 . Total strain per cycle, as of the preceding Example, less than forged to 3.25 inches pressure in each direction.

実施例5 本開示による非限定的な実施形態において、4.0インチの立方体形状のTi−6−2−4−2合金のワークピースを、1950°F(1066℃)で1時間β焼鈍し、次に空冷した。冷却後、β焼鈍した立方体形状のワークピースを、1700°F(926.7℃)のワークピース鍛造温度まで加熱し、1時間保持した。本開示によるMAFを用いて、立方体形状のワークピースに、主要圧下スペーサ高さへの6つのプレス鍛造()を適用した。それに加えて、3.25インチの主要圧下スペーサ高さへの各プレス鍛造間に、第1および第2の荒打ち圧下を、他の軸上で実施して、ワークピースを「正方形に」した。使用される全体の鍛造のシーケンスは、次の通りであり、下線付き太字のヒットは、主要圧下スペーサ高さへのプレス鍛造である:−B−C−−C−A−−A−B−−B−C−−C−A− Example 5 In a non-limiting embodiment according to the present disclosure, a 4.0 inch cube-shaped Ti-6-2-4-2 alloy workpiece is β annealed at 1950 ° F. (1066 ° C.) for 1 hour. Then it was air cooled. After cooling, the β-annealed cube-shaped workpiece was heated to a workpiece forging temperature of 1700 ° F. (926.7 ° C.) and held for 1 hour. Six press forgings ( A , B , C , A , B , C ) to the main reduction spacer height were applied to the cube-shaped workpiece using the MAF according to the present disclosure. In addition, during each press forge to a 3.25 inch primary reduction spacer height, first and second roughing reductions were performed on the other axis to “square” the workpiece. . The overall forging sequence used is as follows, and the underlined bold hit is press forging to the main reduction spacer height: A- B-C- B- C-A- C- A -B- A- B-C- B- C-A- C .

実施例6 本開示による非限定的な実施形態において、4.0インチの立方体形状のTi−6−2−4−2合金のワークピースを、1950°F(1066℃)で1時間β焼鈍し、次に空冷した。本開示の実施形態に従って、1900℃で6ヒット(2つのA−B−CのMAFサイクル)を含む熱管理された高ひずみ速度MAFを、各ヒット間に30秒の保持を伴ってワークピース上で実施した。ラム速度は、毎秒1インチであった。プレスにおけるひずみ速度の制御はなかったが、4.0インチの立方体に関して、このラム速度は、0.25秒−1のプレス中に最少のひずみ速度をもたらす。中間の保持を伴う6つのヒットのシーケンスは、MAF中にβトランザス温度を通してピースの表面を加熱するために設計され、これはしたがって、トランザスを通した高ひずみ速度MAFと称され得る。このプロセスは、その後の鍛造中に、表面構造の微細化および亀裂の最小化をもたらす。ワークピースを次に、1650°F(898.9℃)で、即ち、βトランザス温度未満で1時間加熱した。6ヒット(2つのA−B−CのMAFサイクル)を含む本開示の実施形態によるMAFを、ヒット間に約15秒を伴って、ワークピースに適用した。第1の3ヒット(第1のA−B−CのMAFサイクル中のヒット)は、3.5インチのスペーサ高さを用いて実施し、第2の3ヒット(第2のA−B−CのMAFサイクル中のヒット)は、3.25インチのスペーサ高さを用いて実施した。ワークピースを、3.5インチのスペーサによるヒットと3.25インチのスペーサによるヒットとの間に、1650°Fまで加熱し、30分間保持した。より小さい圧下は、境界構造を崩壊させ、これは亀裂につながり得るため、第1の3ヒットに関して使用したより小さい圧下(即ち、より大きいスペーサ高さ)は、亀裂を阻止するために設計された。ワークピースを、1500°F(815.6℃)まで1時間再加熱した。次に、本開示の実施形態によるMAFを、各ヒット間に15秒間を有して、3.25インチ圧下への3つのA−B−Cヒット(1つのMAFサイクル)を使用して適用した。より重い圧下のこのシーケンスは、非境界構造に追加の作業を加えるために設計される。実施例6に説明される全ヒットに関するラム速度は、毎秒1インチであった。 Example 6 In a non-limiting embodiment according to the present disclosure, a 4.0 inch cube-shaped Ti-6-2-4-2 alloy workpiece is β annealed at 1950 ° F. (1066 ° C.) for 1 hour. Then it was air cooled. In accordance with an embodiment of the present disclosure, a thermally controlled high strain rate MAF containing 6 hits (2 A-B-C MAF cycles) at 1900 ° C. on the workpiece with a 30 second hold between each hit. It carried out in. The ram speed was 1 inch per second. There was no control of the strain rate in the press, but for a 4.0 inch cube, this ram speed results in the least strain rate during the press of 0.25 sec- 1 . A sequence of 6 hits with an intermediate hold is designed to heat the surface of the piece through the β transus temperature during MAF, which can therefore be referred to as high strain rate MAF through transus. This process results in surface structure refinement and crack minimization during subsequent forging. The workpiece was then heated at 1650 ° F. (898.9 ° C.), ie below the β transus temperature, for 1 hour. A MAF according to an embodiment of the present disclosure containing 6 hits (2 A-B-C MAF cycles) was applied to the workpiece with about 15 seconds between hits. The first three hits (hits during the first ABC ABC MAF cycle) were performed using a 3.5 inch spacer height and the second three hits (second AB- C's MAF cycle hit) was performed using a 3.25 inch spacer height. The workpiece was heated to 1650 ° F. between a 3.5 inch spacer hit and a 3.25 inch spacer hit and held for 30 minutes. The smaller reduction (ie, the larger spacer height) used for the first three hits was designed to prevent cracking, because the smaller reduction collapses the boundary structure, which can lead to cracking. . The workpiece was reheated to 1500 ° F. (815.6 ° C.) for 1 hour. Next, the MAF according to embodiments of the present disclosure, a 15 seconds between each hit was applied using three A-B-C hits to 3.25 inches pressure (one MAF cycles) . This sequence under heavier reduction is designed to add additional work to the non-boundary structure. The ram speed for all hits described in Example 6 was 1 inch per second.

Claims (44)

チタンまたはチタン合金からなるワークピースの粒径を微細化する方法であって、
前記ワークピースをβ焼鈍することと、
前記β焼鈍されたワークピースを、前記チタン合金のβトランザス温度未満の温度まで冷却することと、
前記ワークピースを多軸鍛造することを含み、前記多軸鍛造することは、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域が断熱的に加熱されるのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの第1の直交軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域が断熱的に加熱されるのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの第2の直交軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域が断熱的に加熱されるのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの第3の直交軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することと、
少なくとも1.0で3.5未満の範囲内の全真ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで、前記プレス鍛造のうちの少なくとも1つを繰り返すことと、を含む、前記方法。
A method for reducing the particle size of a workpiece made of titanium or a titanium alloy ,
Β annealing the workpiece;
Cooling the beta annealed workpiece to a temperature below the beta transus temperature of the titanium alloy;
Including multi-axis forging the workpiece, the multi-axis forging,
A workpiece forging temperature within a workpiece forging temperature range in the direction of the first orthogonal axis of the workpiece at a strain rate sufficient to adiabatically heat the inner region of the workpiece. Press forging with,
The workpiece is forged within a workpiece forging temperature range in a direction of a second orthogonal axis of the workpiece at a strain rate sufficient to adiabatically heat an internal region of the workpiece. Press forging at temperature,
The workpiece is forged within the workpiece forging temperature range in a direction of a third orthogonal axis of the workpiece at a strain rate sufficient to adiabatically heat the inner region of the workpiece. Press forging at temperature,
Repeating at least one of the press forgings until a total true strain within the range of at least 1.0 and less than 3.5 is achieved in the workpiece.
プレス鍛造中に使用されるひずみ速度は、0.2秒−1〜0.8秒−1の範囲内である、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the strain rate used during press forging is in the range of 0.2 sec- 1 to 0.8 sec- 1 . 前記チタン合金は、α+βチタン合金および準安定βチタン合金のうちの1つを含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the titanium alloy comprises one of an α + β titanium alloy and a metastable β titanium alloy. 前記チタン合金は、α+βチタン合金を含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the titanium alloy comprises an α + β titanium alloy. 前記チタン合金は、α相析出および成長速度を減少させるのに有効な粒ピンニング元素およびβ安定剤のうちの少なくとも1つを含む、請求項3または4に記載の方法。 5. The method of claim 3 or 4 , wherein the titanium alloy comprises at least one of a grain pinning element and a beta stabilizer effective to reduce alpha phase precipitation and growth rate. 前記チタン合金は、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo合金(UNS R56260)、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo−0.08Si合金(UNS R54620)、Ti−4Al−2.5V合金(UNS R54250)、Ti−6Al−7Nb合金(UNS R56700)、およびTi−6Al−6V−2Sn合金(UNS R56620)から選択されるチタン合金を含む、請求項1に記載の方法。 The titanium alloys are Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo alloy (UNS R56260), Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.08Si alloy (UNS R54620), Ti-4Al-2.5V alloy (UNS R54250). ), A Ti-6Al-7Nb alloy (UNS R56700), and a Ti alloy selected from Ti-6Al-6V-2Sn alloy (UNS R56620). 前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースを室温まで冷却することを含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein cooling the β-annealed workpiece comprises cooling the workpiece to room temperature . 前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースを前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却することを含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein cooling the β annealed workpiece comprises cooling the workpiece to a temperature at or near the workpiece forging temperature. 前記ワークピースをβ焼鈍することは、前記ワークピースを、前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大300°F(166.7℃)上回る温度の範囲内の温度でβ焼鈍することを含む、請求項1に記載の方法。 Β annealing the workpiece is a temperature within the range of the β transus temperature of the titanium alloy up to a maximum of 300 ° F. (166.7 ° C.) above the β transus temperature of the titanium alloy. The method according to claim 1, comprising subjecting to β annealing . 前記ワークピースをβ焼鈍することは、前記ワークピースを、5分〜24時間の範囲内の時間、β焼鈍することを含む、請求項1に記載の方法。 Wherein the workpiece is annealed β, the workpiece, the time in the range of 5 minutes to 24 hours, comprising β annealing method according to claim 1. 前記β焼鈍されたワークピースを冷却する前に、前記ワークピースを、前記チタン合金のβ相領域において塑性変形温度で塑性変形させることをさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising plastically deforming the workpiece at a plastic deformation temperature in a β phase region of the titanium alloy prior to cooling the β annealed workpiece. 前記ワークピースを前記チタン合金の前記β相領域において塑性変形温度で塑性変形させることは、前記ワークピースを延伸すること、据え込み鍛造すること、および高ひずみ速度で多軸鍛造することのうちの少なくとも1つを含む、請求項11に記載の方法。 The plastic deformation of the workpiece at the plastic deformation temperature in the β phase region of the titanium alloy includes stretching the workpiece, upsetting forging, and multi-axis forging at a high strain rate. The method of claim 11 , comprising at least one. 前記塑性変形温度は、前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大300°F(166.7℃)上回る温度の範囲内である、請求項11に記載の方法。 The method of claim 11 , wherein the plastic deformation temperature is in the range of the β transus temperature of the titanium alloy to a temperature that exceeds the β transus temperature of the titanium alloy by a maximum of 300 ° F. (166.7 ° C.). 前記ワークピースを塑性変形させることは、高ひずみ速度で多軸鍛造することを含み、前記ワークピースを冷却することは、前記ワークピースが前記チタン合金のα+β相領域において前記ワークピース鍛造温度まで冷却するときに、前記ワークピースを高ひずみ速度で多軸鍛造することを含む、請求項11に記載の方法。 Plastically deforming the workpiece includes multi-axis forging at a high strain rate, and cooling the workpiece is cooling the workpiece to the workpiece forging temperature in an α + β phase region of the titanium alloy. 12. The method of claim 11 , comprising multi-axis forging the workpiece at a high strain rate when doing so. 前記ワークピースを塑性変形させることは、前記ワークピースを、0.1〜0.5の範囲内のひずみに据え込み鍛造することを含む、請求項11に記載の方法。 The method of claim 11 , wherein plastically deforming the workpiece comprises upsetting and forging the workpiece to a strain within a range of 0.1 to 0.5. 前記ワークピース鍛造温度は、前記チタン合金の前記βトランザス温度を100°F(55.6℃)下回る温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を700°F(388.9℃)下回る温度の範囲内である、請求項1に記載の方法。   The workpiece forging temperature ranges from a temperature that is lower than the β transus temperature of the titanium alloy by 100 ° F. (55.6 ° C.) to a temperature that is lower than the β transus temperature of the titanium alloy by 700 ° F. (388.9 ° C.). The method of claim 1, wherein 逐次の複数回のプレス鍛造の間に、
前記ワークピースの外側表面を、前記ワークピース鍛造温度範囲内の前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱しながら、前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域を、前記ワークピース鍛造温度範囲内の前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却させることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
During successive multiple press forgings,
Heating the outer surface of the workpiece to or near the workpiece forging temperature within the workpiece forging temperature range, the adiabatically heated inner region of the workpiece; The method of claim 1, further comprising cooling to a temperature at or near the workpiece forging temperature within a forging temperature range.
前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域は、5秒〜120秒の範囲内の時間、冷却される、請求項17に記載の方法。 The method of claim 17 , wherein the adiabatically heated interior region of the workpiece is cooled for a time in the range of 5 seconds to 120 seconds. 前記ワークピースの前記外側表面を加熱することは、火炎加熱、箱形炉加熱、誘導加熱、および放射加熱のうちの1つ以上を用いて加熱することを含む、請求項17に記載の方法。 The method of claim 17 , wherein heating the outer surface of the workpiece includes heating using one or more of flame heating, box furnace heating, induction heating, and radiant heating. 前記ワークピースをプレス鍛造するために使用される鍛造炉のダイは、前記ワークピース鍛造温度〜前記ワークピース鍛造温度を100°F(55.6℃)下回る温度の範囲内の温度まで加熱される、請求項17に記載の方法。 The die of the forging furnace used to press forge the workpiece is heated to a temperature within the range of the workpiece forging temperature to a temperature that is 100 ° F. (55.6 ° C.) below the workpiece forging temperature. The method of claim 17 . 少なくとも1.0で3.5未満の全真ひずみが達成された後、前記ワークピースは、4μm以下の範囲内の平均α粒子粒径を有する、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein after a total true strain of at least 1.0 and less than 3.5 is achieved, the workpiece has an average alpha particle size in the range of 4 μm or less. 少なくとも1.0で3.5未満の全真ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで、前記プレス鍛造のうちの少なくとも1つを繰り返すことは、前記ワークピースを第2のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することを含み、前記第2のワークピース鍛造温度は、前記ワークピースの前記チタン合金のα+β相領域内であり、前記第2のワークピース鍛造温度は、前記ワークピース鍛造温度よりも低い、請求項1に記載の方法。 Repeating at least one of the press forgings until the total true strain of at least 1.0 and less than 3.5 is achieved in the workpiece presses the workpiece at a second workpiece forging temperature. Forging, wherein the second workpiece forging temperature is in the α + β phase region of the titanium alloy of the workpiece, and the second workpiece forging temperature is lower than the workpiece forging temperature, The method of claim 1. チタンまたはチタン合金からなるワークピースの粒径を微細化する方法であって、
前記ワークピースをβ焼鈍することと、
前記β焼鈍されたワークピースを、前記チタン合金のβトランザス温度未満の温度まで冷却することと、
前記ワークピースを多軸鍛造することを含み、前記多軸鍛造することは、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域が断熱的に加熱されるのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの第1の直交A軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度で、ワークピースの各直交軸に対して所望の最終鍛造寸法に相当する距離である主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの第2の直交B軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で主要圧下スペーサ高さよりも大きい第1の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの第3の直交C軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で主要圧下スペーサ高さよりも大きい第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域が断熱的に加熱されるのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの前記第2の直交B軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記第3の直交C軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記第1の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記第1の直交A軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域が断熱的に加熱されるのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの前記第3の直交C軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記第1の直交A軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記第1の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記第2の直交B軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
少なくとも1.0で3.5未満の範囲内の全真ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで、先行するプレス鍛造のうちの少なくとも1つを繰り返すことと、を含む、前記方法。
A method for reducing the particle size of a workpiece made of titanium or a titanium alloy ,
Β annealing the workpiece;
Cooling the beta annealed workpiece to a temperature below the beta transus temperature of the titanium alloy;
Including multi-axis forging the workpiece, the multi-axis forging,
The workpiece is forged within a workpiece forging temperature range in the direction of the first orthogonal A-axis of the workpiece at a strain rate sufficient to adiabatically heat the interior region of the workpiece. Press forging to a primary reduction spacer height, which is a distance corresponding to the desired final forging dimension for each orthogonal axis of the workpiece at a temperature;
Press forging the workpiece in a direction of a second orthogonal B-axis of the workpiece to a first rough reduction spacer height greater than a main reduction spacer height at the workpiece forging temperature;
Press forging the workpiece in a direction of a third orthogonal C-axis of the workpiece to a second roughing reduction spacer height greater than the main reduction spacer height at the workpiece forging temperature;
The main reduction of the workpiece at the workpiece forging temperature in the direction of the second orthogonal B axis of the workpiece at a strain rate sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece. Press forging to spacer height;
And said workpiece, said direction of said third orthogonal axis C of the workpiece, press forged into the workpiece forging the temperature first rough beating pressure spacer height,
Press forging the workpiece in the direction of the first orthogonal A-axis of the workpiece to the second roughing reduction spacer height at the workpiece forging temperature;
The main reduction of the workpiece at the workpiece forging temperature in the direction of the third orthogonal C-axis of the workpiece at a strain rate sufficient to adiabatically heat the internal region of the workpiece. Press forging to spacer height;
And said workpiece, said direction of said first orthogonal axis A of the workpiece, press forged into the workpiece forging the temperature first rough beating pressure spacer height,
Press forging the workpiece in the direction of the second orthogonal B-axis of the workpiece to the second roughing reduction spacer height at the workpiece forging temperature;
Repeating at least one of the preceding press forgings until a total true strain in the range of at least 1.0 and less than 3.5 is achieved in the workpiece.
プレス鍛造中に使用されるひずみ速度は、0.2秒−1〜0.8秒−1の範囲内である、請求項23に記載の方法。 The method of claim 23 , wherein the strain rate used during press forging is in the range of 0.2 sec- 1 to 0.8 sec- 1 . 前記チタン合金は、α+βチタン合金および準安定βチタン合金のうちの1つを含む、請求項23に記載の方法。 24. The method of claim 23 , wherein the titanium alloy comprises one of an α + β titanium alloy and a metastable β titanium alloy. 前記チタン合金は、α+βチタン合金を含む、請求項23に記載の方法。 24. The method of claim 23 , wherein the titanium alloy comprises an α + β titanium alloy. 前記チタン合金は、α相析出およびα相成長速度を減少させる粒ピンニング元素およびβ安定剤のうちの少なくとも1つを含む、請求項25または26に記載の方法。 27. The method of claim 25 or 26 , wherein the titanium alloy includes at least one of a grain pinning element and a beta stabilizer that reduces alpha phase precipitation and alpha phase growth rate. 前記チタン合金は、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo合金(UNS R56260)、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo−0.08Si合金(UNS R54620)、Ti−4Al−2.5V合金(UNS R54250)、Ti−6Al−7Nb合金(UNS R56700)、およびTi−6Al−6V−2Sn合金(UNS R56620)から選択されるチタン合金を含む、請求項23に記載の方法。 The titanium alloys are Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo alloy (UNS R56260), Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.08Si alloy (UNS R54620), Ti-4Al-2.5V alloy (UNS R54250). ), Ti-6Al-7Nb alloy (UNS R56700), and a Ti-6Al-6V-2Sn alloy (titanium alloy selected from UNS R56620), the method of claim 23. 前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースを室温まで冷却することを含む、請求項23に記載の方法。 24. The method of claim 23 , wherein cooling the beta annealed workpiece comprises cooling the workpiece to room temperature . 前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースを前記ワークピース鍛造温度まで冷却することを含む、請求項23に記載の方法。 24. The method of claim 23 , wherein cooling the beta annealed workpiece comprises cooling the workpiece to the workpiece forging temperature. 前記ワークピースをβ焼鈍することは、前記ワークピースを、前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大300°F(166.7℃)上回る温度の範囲内の温度でβ焼鈍することを含む、請求項23に記載の方法。 Β annealing the workpiece is a temperature within the range of the β transus temperature of the titanium alloy up to a maximum of 300 ° F. (166.7 ° C.) above the β transus temperature of the titanium alloy. 24. The method of claim 23 , comprising beta annealing at . 前記ワークピースをβ焼鈍することは、前記ワークピースを、5分〜24時間の範囲内の時間、β焼鈍することを含む、請求項23に記載の方法。 Wherein the workpiece is annealed β, the workpiece, the time in the range of 5 minutes to 24 hours, comprising β annealing method according to claim 23. 前記β焼鈍されたワークピースを、前記チタン合金の前記βトランザス温度未満の温度まで冷却する前に、前記ワークピースを、前記チタン合金のβ相領域において塑性変形温度で塑性変形させることをさらに含む、請求項23に記載の方法。 Prior to cooling the beta annealed workpiece to a temperature below the beta transus temperature of the titanium alloy, further comprising plastically deforming the workpiece at a plastic deformation temperature in a beta phase region of the titanium alloy. 24. The method of claim 23 . 前記ワークピースを前記チタン合金の前記β相領域において塑性変形温度で塑性変形させることは、前記ワークピースを、延伸すること、据え込み鍛造すること、および高ひずみ速度で多軸鍛造することのうちの少なくとも1つを含む、請求項33に記載の方法。 Plastically deforming the workpiece at a plastic deformation temperature in the β-phase region of the titanium alloy includes stretching, upsetting and multiaxial forging at a high strain rate. 34. The method of claim 33 , comprising at least one of the following. 前記塑性変形温度は、前記ワークピースの前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記ワークピースの前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大300°F(166.7℃)上回る温度の範囲内である、請求項33に記載の方法。 The plastic deformation temperature is in the range of the β transus temperature of the titanium alloy of the workpiece to a temperature that exceeds the β transus temperature of the titanium alloy of the workpiece by up to 300 ° F. (166.7 ° C.). 34. The method of claim 33 . 前記ワークピースを塑性変形させることは、高ひずみ速度で多軸鍛造することを含み、前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースが、前記ワークピース鍛造温度まで冷却するときに、前記ワークピースを高ひずみ速度で多軸鍛造することを含む、請求項33に記載の方法。 Plastically deforming the workpiece includes multi-axis forging at a high strain rate, and cooling the β-annealed workpiece when the workpiece cools to the workpiece forging temperature. 34. The method of claim 33 , comprising multi-axis forging the workpiece at a high strain rate. 前記ワークピースを塑性変形させることは、前記ワークピースを、0.1〜0.5の範囲内のひずみに据え込み鍛造することを含む、請求項33に記載の方法。 34. The method of claim 33 , wherein plastically deforming the workpiece comprises upsetting and forging the workpiece to a strain within a range of 0.1 to 0.5. 前記ワークピース鍛造温度は、前記チタン合金の前記βトランザス温度を100°F(55.6℃)下回る温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を700°F(388.9℃)下回る温度の範囲内である、請求項23に記載の方法。 The workpiece forging temperature ranges from a temperature that is lower than the β transus temperature of the titanium alloy by 100 ° F. (55.6 ° C.) to a temperature that is lower than the β transus temperature of the titanium alloy by 700 ° F. (388.9 ° C.). 24. The method of claim 23 , wherein: 逐次の複数回のプレス鍛造の間において、前記ワークピースの外側表面領域が、前記ワークピース鍛造温度範囲内の前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱される間に、前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域は、前記ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却される、請求項23に記載の方法。 During successive press forgings, the outer surface area of the workpiece is heated to or near the workpiece forging temperature within the workpiece forging temperature range. 24. The method of claim 23 , wherein the adiabatically heated interior region is cooled to a temperature at or near a workpiece forging temperature within the workpiece forging temperature range. 前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域は、5秒〜120秒の範囲内の時間、冷却される、請求項39に記載の方法。 40. The method of claim 39 , wherein the adiabatically heated interior region of the workpiece is cooled for a time in the range of 5 seconds to 120 seconds. 前記ワークピースの前記外側表面を加熱することは、火炎加熱、箱形炉加熱、誘導加熱、および放射加熱のうちの1つ以上を用いて加熱することを含む、請求項39に記載の方法。 40. The method of claim 39 , wherein heating the outer surface of the workpiece comprises heating using one or more of flame heating, box furnace heating, induction heating, and radiant heating. 前記ワークピースをプレス鍛造するために使用される鍛造炉のダイは、前記ワークピース鍛造温度〜前記ワークピース鍛造温度を100°F(55.6℃)下回る温度の範囲内の温度まで加熱される、請求項39に記載の方法。 The die of the forging furnace used to press forge the workpiece is heated to a temperature within the range of the workpiece forging temperature to a temperature that is 100 ° F. (55.6 ° C.) below the workpiece forging temperature. 40. The method of claim 39 . 少なくとも1.0で3.5未満の全真ひずみが達成された後、前記ワークピースは、4μm以下の平均α粒子粒径を有する、請求項23に記載の方法。 24. The method of claim 23 , wherein after a total true strain of at least 1.0 and less than 3.5 is achieved, the workpiece has an average alpha particle size of 4 [mu] m or less. 少なくとも1.0で3.5未満の全真ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで、前記プレス鍛造のうちの少なくとも1つを繰り返すことは、前記ワークピースを第2のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することを含み、前記第2のワークピース鍛造温度は、前記チタン合金ワークピースのα+β相領域内であり、前記第2のワークピース鍛造温度は、前記ワークピース鍛造温度よりも低い、請求項23に記載の方法。 Repeating at least one of the press forgings until the total true strain of at least 1.0 and less than 3.5 is achieved in the workpiece presses the workpiece at a second workpiece forging temperature. Forging, wherein the second workpiece forging temperature is in an α + β phase region of the titanium alloy workpiece, and the second workpiece forging temperature is lower than the workpiece forging temperature. 24. The method according to 23 .
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