[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度、高韌性鈦合金的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080053548.2
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102665946A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鐘洙;李侑煥;金善美;樸贊熙
• 申請（專利權(quán)）人: 浦項工科大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)
• 主分類號: B21B3/00
• 分類號: B21B3/00;C22C1/00;C22C14/00
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 蘇蕾;李冬梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鈦合金，更具體地涉及一種通過部分動態(tài)球化，具有一種顯微組織的鈦合金的制備方法，所述顯微組織混合存在微小的等軸組織和層狀組織。

背景技術(shù)

在如鈦合金，在極限環(huán)境中所使用的金屬材料中，屈服強(qiáng)度和均勻延伸率是非常重要的機(jī)械特性。當(dāng)從外部對主要用于結(jié)構(gòu)材料的鈦合金施加比其屈服強(qiáng)度更大的強(qiáng)度時，材料會產(chǎn)生永久變形，因此獲得高屈服強(qiáng)度非常重要。

而且，當(dāng)產(chǎn)生比均勻延伸率更大的變形時，材料的脆弱部分可能產(chǎn)生頸縮而斷裂，因此為了提高結(jié)構(gòu)材料的可靠性，獲得高均勻延伸率也是必需的。

然而，當(dāng)用一般的熱處理制備鈦合金時，屈服強(qiáng)度和均勻延伸率具有相互反比的傾向，因此提出過多種克服該傾向的方法。最近韓國公開號第2009-0069647號(2009.07.01)中公開了一種通過制備在鈦中添加鈮的合金，與純鈦相比，提高了強(qiáng)度和韌性的方法。

但是，此方法是關(guān)于熱/機(jī)械處理之前的合金化方法，與合金化后通過熱/機(jī)械處理使已開發(fā)的合金的強(qiáng)度和韌性增加的本方法，其范疇不同。

另外，本申請人的在先申請韓國申請?zhí)柕?0-2009-0083931號(2009.09.07)中公開了一種對具有層狀顯微組織的鈦合金，通過在溫?zé)釁^(qū)域?qū)嵤┙徊孳堉剖咕Я３?xì)化的方法。

更具體地，將初始顯微組織誘導(dǎo)為由微小層結(jié)構(gòu)組成的馬氏體后，通過觀察變形量、變形速率、變形溫度等對顯微組織的變化產(chǎn)生的影響，使工藝變量最優(yōu)化，從而在低變形量下制備具有納米晶粒的等軸組織的鈦合金。

但是上述方法雖具有大大提高了屈服強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，但是具有與一般熱處理方法相比均勻延伸率顯著降低的缺點(diǎn)，因此與一般顯微組織相比，具有屈服強(qiáng)度及均勻延伸率的乘積未提高或者反而變小的缺點(diǎn)。

因此為了擴(kuò)大鈦合金的可靠性和應(yīng)用，需要一種通過熱/機(jī)械處理，使屈服強(qiáng)度和均勻延伸率更加平衡的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鈦合金的制備方法，該方法為了維持屈服強(qiáng)度和均勻延伸率的平衡，通過熱及機(jī)械處理鈦合金，使顯微組織部分動態(tài)球化，使得鈦合金中混合存在有等軸組織和層狀組織。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的高強(qiáng)度、高韌性鈦合金的制備方法，包括以下步驟：提供具有馬氏體組織的鈦合金；及通過熱及機(jī)械處理所述馬氏體組織的鈦合金，使顯微結(jié)構(gòu)部分動態(tài)球化。

所提供的所述鈦合金的顯微組織包括層狀的馬氏體組織。

本發(fā)明的特征在于，所述熱及機(jī)械處理在775℃～875℃的變形溫度、0.07s^-1～0.13s^-1的變形速率、-0.2～-1.6的變形量范圍內(nèi)軋制。

此外，本發(fā)明的特征在于，所述熱及機(jī)械處理在800℃的變形溫度、0.1s^-1的變形速率、-0.2～-1.6的變形量范圍內(nèi)軋制。

本發(fā)明的特征在于，所述軋制通過單向軋制(uni-directional?rolling)實現(xiàn)。

本發(fā)明的特征在于，通過所述部分動態(tài)球化，在所述鈦合金的顯微組織同時存在微小的等軸組織和層狀組織。

利用本發(fā)明能夠生產(chǎn)一種具有優(yōu)秀的屈服強(qiáng)度和均勻延伸率的鈦合金，在使用環(huán)境中能夠提高可靠性，也能夠擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

附圖說明

圖1為具有初始等軸組織的Ti-6Al-4V合金的光學(xué)顯微鏡照片。

圖2為顯示將鈦合金在1040℃維持1小時后，通過水冷獲得的馬氏體組織的照片。

圖3為顯示將鈦合金在1040℃維持4小時后，進(jìn)行空冷，再于730℃維持4小時后，通過空冷獲得的粗大的層狀組織的照片。

圖4為顯示將鈦合金在950℃維持4小時后，進(jìn)行水冷，再于540℃維持6小時后，通過空冷獲得的雙重組織的照片。

圖5為將具有馬氏體組織的Ti-6Al-4V合金，以變形溫度800℃、變形速率0.1s^-1和變形量-0.2進(jìn)行單向軋制時，顯微組織的電子背散射衍射照片。

圖6為以變形溫度800℃、變形速率0.1s^-1和變形量-0.8單向軋制時，顯微組織的電子背散射衍射照片。

圖7為以變形溫度800℃、變形速率0.1s^-1和變形量-1.2單向軋制時，顯微組織的電子背散射衍射照片。

圖8為以變形溫度800℃、變形速率0.1s^-1和變形量-1.6單向軋制時，顯微組織的電子背散射衍射照片。