[發明專利]高強度純鈦的制備方法

在審

• 申請號: 201510987543.1
• 申請日: 2015-12-27
• 公開（公告）號: CN105772503A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 何枇林;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 佛山市領卓科技有限公司
• 主分類號: B21B1/22
• 分類號: B21B1/22;B21B3/00;B21B37/46;C22F1/18
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技術領域

本發明涉及一種純鈦材料的制備方法，尤其是一種兼具高強度純鈦及其制備方法。

背景技術

鈦合金是一種性能優異的金屬材料，其比強度是所有金屬中最高的，在航空航天、核反應堆中應用廣泛。作為工程材料，人們通常期望高強度的材料，但是，得到高強度材料的同時，一般會損失材料的塑性；提高塑性的同時，則會損失材料的強度。二者是一對矛盾，一般不可兼得。本發明提供一種高強度純鈦的制備方法，該純鈦不僅強度高，而且具有較好的塑性。

中國專利CN104846363A提出了一種納米結構純鈦板的制備方法，一種納米結構純鈦板的制備方法，包括如下階段：(1)鈦粉粒子的選擇:選擇低氧、低氫的高純鈦粉粒子，鈦粉粒子的粒徑分布范圍是5-200μm；(2)高速噴射沉積法制備純鈦板坯:將鈦粉粒子加速，高速鈦粉粒子與基板碰撞，使鈦粉粒子發生強烈的塑性變形而沉積形成純鈦板坯；(3)板坯的熱處理:將得到的純鈦板坯進行熱處理；(4)熱軋。該方法制備的金屬鈦板晶粒尺寸細小，為納米晶，組織均勻，性能優異，克服了純鈦板強度低的缺點，硬度為普通純鈦板的2倍以上，同時繼承了普通純鈦板優良的耐蝕性能、耐熱性能和生物相容性等優點。本發明工藝簡單、可控性好、生產效率高，有助于工業化應用。

中國專利CN102989766A提出了一種金屬極薄帶的軋制方法。操作方法為啟動多功能軋機系統電源，開啟主電機風機；順時針搖動壓下手柄，抬起輥縫；將帶材原料纏繞在一側卷筒上，引出末端經由該側張力輥、工作輥縫和兩外一側張力輥后纏繞在另外一個卷筒上，纏繞2～3圈；開啟張力電機，建立張力，通過調整自耦變壓器電壓值，給定軋件張力值；逆時針搖動壓下手柄，壓下輥縫；在人機界面上設定上下軋輥的速比；啟動主傳動電機，開始正輥縫軋制、零輥縫軋制和負輥縫軋制過程；重復軋制，直到軋件出口厚度滿足要求。該發明采用若干道次的正輥縫及多道次負輥縫軋制，配合大張力異步軋制，能使厚度在亞微米級別的軋件繼續減薄。

以上發明都致力于提高金屬板材的性能。為了提高純鈦的強度，本發明給出了一種室溫軋制的思路與方法。

發明內容：

發明目的：為了充分發揮純鈦的力學性能，本發明提供了一種同時大幅度提高純鈦強度的方法。

本發明的技術方案如下:

采用在室溫下微變形異步軋制的方法，制備一種高強度純鈦板材。本發明純鈦的優異的力學性能來源于其結構設計。根據本發明，可以制備一種不均勻的顯微組織。其顯微組織中的晶粒由兩種不同粒度范圍的晶粒組成，一種為常規的微米晶，一種為納米晶；納米晶的粒度范圍是10-200納米，微米晶的粒度范圍是0.5微米－5微米。納米晶的體積分數60%以上，微米晶的體積分數在40%以下，微米晶鑲嵌在納米晶中。

具體制備方法包括以下步驟：

1.選擇純鈦材料：控制金屬中氧含量小于0.1%；所有雜質元素少于0.5%；采用板材，厚度3-10毫米；

2.啟動多功能軋機系統，設定上下軋輥的速比，速比為1.1－1.5；設定每次軋制形變量為1-8%；設定低速輥的速度為0.5-2米／秒；

3.啟動主傳動電機,開始軋制過程；

4.待一次軋制過后，重復（2）（3）過程15次以上；

5.進行重結晶退火熱處理。重結晶溫度為400到550攝氏度，時間3-20分鐘。

有益的效果：采用本發明制備的純鈦材料，在取得高強度的同時，仍然可以保持優異的塑性。相對而言，全部由納米晶構成的純鈦雖然也可以獲得高強度，但是塑性極差，使用價值差，而且難于制備。而本發明制備的材料，不僅在制備方法上簡單的多，塑性較高，而且在強度上也要優于納米晶。其根源在于這種材料結構可以達到極大的背加工硬化，這是在均勻晶粒的材料或常規加工的材料中不存在的。此外，本發明采用室溫軋制，比當前普遍采用的高溫軋制更節約能源，成本低、適于大規模生產。本發明采用微加工，多道次，適于得到目標組織。

具體實施方式

下面通過結合附圖與實施例詳細描述本發明的制備方法,但不構成對本發明的限制。

圖1為本發明的顯微組織圖，較大的為微米晶，分布在細小的納米晶中。

實施例1

1.選擇純鈦板材，氧含量為0.08%；板材厚度3毫米；

3.啟動多功能軋機系統，設定上下軋輥的速比,速比為1.1；設定每次軋制形變量為2%；設定低速輥的速度為0.5米／秒；

3.啟動主傳動電機,開始軋制；