[發明專利]一種兩相鈦合金顯微組織細化方法

有效

• 申請號: 201710350120.8
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN106929785B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 王臨茹;趙永慶;周廉;趙振江;沈春龍;宋向前;王健;郭沁函;蔣輝琴
• 申請（專利權）人: 泰州學院
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18
• 代理公司: 北京兆君聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11333
• 代理人: 劉俊玲

本發明提出了一種兩相鈦合金顯微組織細化方法，包括：首先，在相變點之上(10?20)℃對坯料短時保溫后快速冷卻；然后，將坯料在相變點之下(50?80)℃進行熱(溫)加工，加工后迅速冷卻；獲得組織細小、均勻的等軸α組織。本發明所述的方法簡單易行、成本低，并能得到組織細小均勻的顯微組織，而且不容易發生龜裂。

技術領域

本發明屬于材料科學技術領域，具體涉及一種細小等軸組織鈦合金的制備工藝，尤其涉及一種兩相鈦合金微觀組織細化方法。

背景技術

鈦合金以其優異的性能，被廣泛的應用在航天航空領域。為了更進一步挖掘鈦合金的潛能，國內外學者對其進行了不懈的研究，其中組織細化是改善金屬及合金的有效方法之一。目前細化鈦合金的方法很多，例如：通過熱氫處理、循環熱處理、形變熱處理都可以使鈦合金晶粒細化到微米級別；Severe plastic deformation(SPD)和equal-channelangular pressing(ECAP)手段，均可使得Ti-6Al-4V組織細化到納米級和亞微米級；I.P.Semenova研究發現Ti-6Al-4V在不損害塑性的前提下，抗拉強度可以達到1500MPa。SPD和ECAP是兩種很有效的細化組織的工藝，但是他們對設備和工藝要求很高，并且也存在一些問題，如：晶化的材料因為金屬間化合物的存在而使得材料非常的脆。

因此有必要提出一種既能有效細化晶粒，又操作簡單、易控、對設備要求不高的鈦合金細化工藝。

發明內容

本發明的目的在于提供一種細化鈦合金顯微組織的方法，該方法簡單易行，成本低，并能得到組織細小均勻的顯微組織，有利于提高材料的強度、塑性、韌性、疲勞能力及耐腐蝕性能等，充分挖掘鈦合金的潛能，擴大其應用范圍。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

提供一種兩相鈦合金顯微組織細化方法，首先，在相變點之上(10-20)℃對坯料短時保溫后快速冷卻；然后，將坯料在相變點之下(50-80)℃進行熱(溫)加工，加工后迅速冷卻，獲得組織細小、均勻的等軸α組織。并且，該變形組織通過去應力退火或固溶時效后，依然能獲得細小，均勻地組織。

本發明優選的所述兩相鈦合金顯微組織細化方法，具體包括以下步驟：

a.在相變點T_β之上(10-20)℃對坯料短時保溫，保溫時間t＝η₁×H₁，其中H₁為坯料厚度mm，加熱系數η₁取0.4-0.7；然后對完成保溫的坯料進行快速冷卻；此步驟的保溫可以確保α相剛好轉化成β相，并且β晶粒剛好形成，未長大；快速冷卻后可以得到細小均勻的晶內含有細針α相的等軸β晶粒；

b.在兩相區相變點T_β之下(50-80)℃對步驟a冷卻后的坯料保溫，保溫時間t＝η₂×H₂，其中H₂為坯料厚度mm，加熱系數η₂取0.4-0.8，確保坯料熱透，然后快速開始進行熱加工，加工率>40％，一火次變形，第一道次加工率不小于50％；熱加工后快速冷卻得到細小均勻的組織。

本發明進一步優選的方案中，步驟a所述的短時保溫溫度在相變點T_β之上(10-15)℃；最優選相變點T_β之上10℃。

本發明進一步優選的方案中，步驟a所述的保溫時間t＝η₁×H₁，其中H₁為坯料厚度mm，加熱系數η₁取0.5-0.6。

本發明進一步優選的方案中，步驟a所述的快速冷卻為水淬。

本發明進一步優選的方案中，步驟b所述的保溫溫度是在兩相區相變點T_β之下50℃或80℃。