[發明專利]用于鈦和鈦合金的加工途徑

有效

• 申請號: 201610976215.6
• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN106834801B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: J·R·M·福布斯;J·V·曼蒂奧尼;U·J·德索扎;J-P·托馬斯;R·S·米尼桑德拉姆;R·L·肯尼迪;R·M·戴維斯
• 申請（專利權）人: 冶聯科技地產有限責任公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22F1/18;B21J1/02;B21J1/06
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

本申請提供了一種用于鈦和鈦合金的加工途徑，尤其提供了一種細化鈦和鈦合金的顆粒大小的方法包括對高應變率多軸鍛造進行熱管理。在鍛造期間，高應變率使工件的內部區域絕熱地加熱，并且熱管理系統用于將外表面區域加熱至工件鍛造溫度，同時允許所述內部區域冷卻至所述工件鍛造溫度。另一種方法包括使用比鈦和鈦合金的常規開式模鍛造中所使用的應變率小的應變率來對鈦或鈦合金進行多次鐓粗和拉伸鍛造。漸增的工件旋轉和拉伸鍛造在所述鈦或鈦合金鍛造過程中引起重度塑性變形和顆粒細化。

本申請是申請日為2011年8月22日、申請號為201180044613.X、發明名稱為“用于鈦和鈦合金的加工途徑”的發明專利申請的分案申請。

關于聯邦資助研究或開發的聲明

本發明是在美國政府的支持下、根據美國商務部的國家標準和技術研究所(National Institute of Standards and Technology；NIST)授予的NIST合同號70NANB7H7038來進行的。美國政府可享有本發明的某些權利。

技術領域

本公開針對用于鈦和鈦合金的鍛造方法和進行這些方法的設備。

背景技術

生產具有粗粒(CG)、細粒(FG)、極細粒(VFG)或超細粒(UFG)微觀結構的鈦和鈦合金的方法涉及使用多個再加熱和鍛造步驟。鍛造步驟可包括在開式壓模上的除了拉伸鍛造以外的一個或多個鐓粗鍛造步驟。

如本文使用，在提及鈦和鈦合金微觀結構時：術語“粗粒”是指400μm至大于約14μm的α顆粒大小；術語“細?！笔侵冈?4μm至大于10μm范圍內的α顆粒大?。恍g語“極細粒”是指10μm至大于4.0μm的α顆粒大??；并且術語“超細?！笔侵?.0μm或更小的α顆粒大小。

鍛造鈦和鈦合金以便產生粗(CG)或細粒(FG)微觀結構的已知商業方法通過使用多個再加熱和鍛造步驟來使用0.03s^-1至0.10s^-1的應變率。

意圖用于制造細(FG)、極細(VFG)或超細粒(UFG)微觀結構的已知方法采用0.001s^-1或更慢的超慢應變率下的多軸鍛造(MAF)過程(參見G.Salishchev等，MaterialsScience Forum(材料科學論壇)第584-586卷，第783-788頁(2008))。一般MAF過程描述于C.Desrayaud等，Journal of Materials Processing Technology(材料加工技術)172，pp.152-156(2006)。

超慢應變率MAF過程中的顆粒細化的關鍵是在由所使用的超慢應變率，即0.001s^-1或更慢的應變率所產生的動態再結晶狀況下連續運作的能力。在動態再結晶期間，顆粒同時成核、生長并且積累位移。新成核顆粒內的位移的產生連續地減少顆粒生長的驅動力，并且顆粒成核在能量方面為有利的。超慢應變率MAF過程使用動態再結晶以便在鍛造過程期間連續地使顆粒再結晶。

UFG Ti-6-4合金的相對均勻的立方體可使用超慢應變率MAF過程來生產，但是在商業情形中為了執行MAF所耗費的累積時間可為過度的。另外，常規大規模、可商購開式壓模鍛造設備可能不具有實現這些實施方案中所需要的超慢應變率的能力，并且因此，可能需要定制鍛造設備來用于生產規模超慢應變率MAF。

因此，開發用于生產具有粗的、細的、極細或超細粒微觀結構的鈦和鈦合金的過程為有利的，所述過程不需要多個再加熱且/或顧及較高應變率、減少加工所需時間，并且消除對于定制鍛造裝備的需要。

發明內容