本發明專利技術涉及一種細化鈦合金晶粒的高低溫劇烈塑性變形制備工藝，將加熱后的鈦合金在自制的等通道擠壓模具中進行擠壓，首先將鈦合金試樣加熱到高于β轉變溫度(下文簡稱Tβ)的α單相區內進行等通道擠壓變形，水冷后，再將試樣加熱到低于β轉變溫度的(α+β)兩相區內進行等通道擠壓變形，最后進行退火熱處理獲得晶粒細小均勻的鈦合金組織。本發明專利技術使合金組織更加均勻穩定，并且可以根據實際需求進行調整，適用范圍寬廣，達到了實用化的目的。該等通道擠壓加工工藝方法能夠快速獲得晶粒細小均勻的鈦合金組織。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鈦合金加工工藝領域，涉及鈦合金材料的晶粒細化，具體涉及一種細化鈦合金晶粒的高低溫劇烈塑性變形制備工藝。
技術介紹
通過晶粒的細化制備亞微米甚至納米級的超細晶材料可以使得材料的強度、韌性等各項性能得到顯著的提高，同時也能夠保持材料良好的塑性。劇烈塑性變形法作為一種實際可行的塑性加工方法備受矚目，它可以在變形過程中引入大的應變量，從而有效細化晶粒，獲得完整大尺寸塊體試樣，通過在變形過程中微觀組織的控制，可以同時獲得具有高強度且保持高塑性的塊體納米材料。目前制備塊體超細晶材料的劇烈塑性變形方法主要有以下幾種：三向鍛壓法、高壓扭轉變形法、循環擠壓鐓粗法和等通道擠壓法等。其中等通道擠壓加工能夠便捷高效地獲得較高的等效應變，設備簡單，操作便利，從而有很大的研究發展空間和工程應用前景。目前，越來越多的科研工作者將研究重點逐漸拓展到難變形金屬領域。由于晶粒的大小對多晶體的性能有很大的影響，多晶體的強度隨其晶粒細化而提高，而且塑性、韌性和疲勞等性能也能得到改善。細化晶粒已成為實際生產中提高鈦合金性能的重要強韌化方法，在國內外引起了廣泛的重視。
技術實現思路
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本專利技術提出一種細化鈦合金晶粒的高低溫劇烈塑性變形制備工藝，獲得組織細小、性能更好的鈦合金，擴大鈦合金在航空航天等領域的應用。技術方案一種細化鈦合金晶粒的高低溫劇烈塑性變形制備工藝，其特征在于步驟如下：步驟1、預處理：在模具的凸模及凹模上涂抹石墨潤滑劑，在設計的鈦合金材料上涂抹玻璃潤滑劑；所述凹模的內徑為16.8mm，等通道擠壓角Φ＝105°；步驟2、加熱鈦合金材料：采用1min/mm的加熱規范加熱鈦合金材料，溫度加熱到β轉變溫度Tβ+(10～30℃),保溫5min；步驟3、高溫擠壓：在擠壓角為105°的擠壓模具內進行1次擠壓，對擠壓后的鈦合金材料進行水冷；步驟4加熱鈦合金材料：采用1min/mm的加熱規范加熱步驟3處理后的鈦合金材料，溫度加熱到Tβ-(50～100℃),保溫5min；步驟5、低溫擠壓：在擠壓角為105°的擠壓模具內進行擠壓，對擠壓后的鈦合金材料進行水冷；步驟6、熱處理：將步驟5處理后的擠壓態鈦合金進行650℃×1h的退火處理，獲得擠壓態鈦合金最佳的組織形態。有益效果本專利技術提出的一種細化鈦合金晶粒的高低溫劇烈塑性變形制備工藝，將加熱后的鈦合金在自制的等通道擠壓模具中進行擠壓，首先將鈦合金試樣加熱到高于β轉變溫度(下文簡稱Tβ)的α單相區內進行等通道擠壓變形，水冷后，再將試樣加熱到低于β轉變溫度的(α+β)兩相區內進行等通道擠壓變形，最后進行退火熱處理獲得晶粒細小均勻的鈦合金組織。本專利技術加工工藝將等通道擠壓工藝和鈦合金相變點有機結合，相對于普通的等通道擠壓工藝，該加工工藝步驟1中設計的擠壓模具的擠壓角105°適中，不會因變形抗力大，產生擠壓不易實現甚至損壞模具，或試樣表面經擠壓后出現微觀甚至宏觀裂紋，無法再進行下一步擠壓的情況。也不會因單次變形獲得的等效應變小，晶粒細化效果不明顯。步驟3高溫擠壓和步驟5低溫擠壓突破了傳統等通道擠壓對擠壓溫度的設定，將擠壓溫度更加細分到相變點為分界點的溫度。更加快速有效的細化鈦合金晶粒。步驟6熱處理不僅有效地消除了材料中的殘余應力及加工硬化，而且使合金組織更加均勻穩定，并且可以根據實際需求進行調整，適用范圍寬廣，達到了實用化的目的。該等通道擠壓加工工藝方法能夠快速獲得晶粒細小均勻的鈦合金組織。附圖說明圖1為模具構造示意圖圖2：(a)在箱式電阻爐中加熱，采用1min/mm的加熱規范，溫度加熱到Tβ+(10～30℃),保溫5min；(b)在擠壓角為105°的擠壓模具內于Tβ+(10～30℃)溫度下進行1次擠壓；(c)在箱式電阻爐中加熱，采用1min/mm的加熱規范，溫度加熱到Tβ-(50～100℃),保溫5min；(d))在擠壓角為105°的擠壓模具內于Tβ-(50～100℃)溫度下進行擠壓，然后水冷；(e)將擠壓態鈦合金在最佳溫度下進行退火處理，獲得最佳的組織形態。圖3：(a)為僅在高溫擠壓后的顯微組織；(b)相變溫度以下溫度為830℃擠壓后的顯微組織；(c)相變溫度以下溫度為810℃擠壓后的顯微組織；(d)相變溫度以下溫度為790℃擠壓后的顯微組織。具體實施方式現結合實施例、附圖對本專利技術作進一步描述：三個實施例中設定相變溫度以下三個溫度分別為830℃、810℃和790℃：實施例1：步驟1預處理，在模具的凸模及凹模上涂抹石墨潤滑劑，在試樣上涂抹玻璃潤滑劑；經步驟2試樣加熱，在SX-10-13型箱式電阻爐中加熱，設定一個相變溫度以上的溫度(920℃)，該鈦合金的相變點溫度為890℃，電阻爐溫度控制器型號為KSW－40－11，經J37型直流電位差計校核，溫度的誤差范圍在±3℃，對試樣采用1min/mm的加熱規范；經步驟3高溫擠壓，在Φ＝105°的模具中進行1次擠壓，擠壓后進行水冷；后經步驟4將試樣在SX-10-13型箱式電阻爐中再次加熱到相變點以下溫度，設定相變溫度以下三個溫度為830℃；再經步驟5低溫擠壓，在Φ＝105°的模具中進行2次擠壓；最后經步驟6熱處理，對經過擠壓后的鈦合金試樣進行650℃×1h的退火處理，最終Ti-17合金顯微組織如圖3(b)所示。步驟1預處理，在模具的凸模及凹模上涂抹石墨潤滑劑，在試樣上涂抹玻璃潤滑劑；經步驟2試樣加熱，在SX-10-13型箱式電阻爐中加熱，設定一個相變溫度以上的溫度(920℃)，該鈦合金的相變點溫度為890℃，電阻爐溫度控制器型號為KSW－40－11，經J37型直流電位差計校核，溫度的誤差范圍在±3℃，對試樣采用1min/mm的加熱規范；經步驟3高溫擠壓，在Φ＝105°的模具中進行1次擠壓，擠壓后進行水冷；后經步驟4將試樣在SX-10-13型箱式電阻爐中再次加熱到相變點以下溫度，設定相變溫度以下三個溫度為810℃；再經步驟5低溫擠壓，在Φ＝105°的模具中進行2次擠壓；最后經步驟6熱處理，對經過擠壓后的鈦合金試樣進行650℃×1h的退火處理，最終Ti-17合金顯微組織如圖3(c)所示。步驟1預處理，在模具的凸模及凹模上涂抹石墨潤滑劑，在試樣上涂抹玻璃潤滑劑；經步驟2試樣加熱，在SX-10-13型箱式電阻爐中加熱，設定一個相變溫度以上的溫度(920℃)，該鈦合金的相變點溫度為890℃，電阻爐溫度控制器型號為KSW－40...
【技術保護點】
一種細化鈦合金晶粒的高低溫劇烈塑性變形制備工藝，其特征在于步驟如下：步驟1、預處理：在模具的凸模及凹模上涂抹石墨潤滑劑，在設計的鈦合金材料上涂抹玻璃潤滑劑；所述凹模的內徑為16.8mm，等通道擠壓角Φ＝105°；步驟2、加熱鈦合金材料：采用1min/mm的加熱規范加熱鈦合金材料，溫度加熱到β轉變溫度Tβ+(10～30℃),保溫5min；步驟3、高溫擠壓：在擠壓角為105°的擠壓模具內進行1次擠壓，對擠壓后的鈦合金材料進行水冷；步驟4加熱鈦合金材料：采用1min/mm的加熱規范加熱步驟3處理后的鈦合金材料，溫度加熱到Tβ?(50～100℃),保溫5min；步驟5、低溫擠壓：在擠壓角為105°的擠壓模具內進行擠壓，對擠壓后的鈦合金材料進行水冷；步驟6、熱處理：將步驟5處理后的擠壓態鈦合金進行650℃×1h的退火處理，獲得擠壓態鈦合金最佳的組織形態。
【技術特征摘要】
1.一種細化鈦合金晶粒的高低溫劇烈塑性變形制備工藝，其特征在于步驟如下：
步驟1、預處理：在模具的凸模及凹模上涂抹石墨潤滑劑，在設計的鈦合金材料
上涂抹玻璃潤滑劑；所述凹模的內徑為16.8mm，等通道擠壓角Φ＝105°；
步驟2、加熱鈦合金材料：采用1min/mm的加熱規范加熱鈦合金材料，溫度加熱
到β轉變溫度Tβ+(10～30℃),保溫5min；
步驟3、高溫擠壓：在擠壓角為105°的擠壓模具內...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙張龍，葛苗苗，郭鴻鎮，姚澤坤，寧永權，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。