[發(fā)明專利]一種彈簧用高強(qiáng)β鈦合金絲材的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711462593.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN108580577B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛祥義;郭凱;張利軍;周中波;鄭筠;張?zhí)烀?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安西工大超晶科技發(fā)展有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B21C37/04
• 分類號(hào): B21C37/04;B21C3/14;C22F1/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種彈簧用β型鈦合金絲材的制備方法，將β型鈦合金鑄錠自由鍛造為Ф120～Ф150mm的棒材，然后無(wú)心車床車除氧化皮以及去除鍛造裂紋；然后鍛造為Ф40～Ф60mm的棒材，再軋制成Ф8～Ф9mm的棒材，采用無(wú)心車床將表面的氧化皮車除，修磨表面裂紋；然后于管式爐中在700℃～720℃，13～15m/min速度下連續(xù)加熱形成氧化層，并在棒材出爐時(shí)采用拉拔模輕拉一次，同時(shí)在在絲材表面附著石墨乳；再經(jīng)熱拉拔，制備成Ф1.2～Ф3.2mm的絲材毛坯；固溶處理后拋光制備成Ф1.0～Ф3mm的絲材。本發(fā)明制備的β型鈦合金絲材具有高強(qiáng)度(≥1300MPa)的特點(diǎn)，可解決鋼制彈簧比強(qiáng)度低，不耐腐蝕等問(wèn)題，滿足航空航天用鈦合金彈簧的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦合金材料加工領(lǐng)域，涉及一種彈簧用高強(qiáng)β鈦合金絲材的制備方法。

背景技術(shù)

彈簧產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車等領(lǐng)域，航空彈簧雖然在飛機(jī)結(jié)構(gòu)、器件、系統(tǒng)中多屬小零件，但一旦斷裂失效，往往會(huì)引起某種器件或某一系統(tǒng)功能的喪失，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此，航空用彈簧以安全可靠為第一要求。航空彈簧最初使用碳素鋼制造，但由于在交變應(yīng)力下，彈簧易產(chǎn)生腐蝕疲勞而斷裂。隨后不銹鋼彈簧逐漸發(fā)展起來(lái)，18-8型奧氏體不銹鋼與半奧氏體沉淀硬化不銹鋼是最常見的彈簧不銹鋼。隨著新一代飛行器以減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，縮小結(jié)構(gòu)體積作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，鋼制彈簧已不能適應(yīng)材料減重、高飛機(jī)推重比和機(jī)動(dòng)性能的需求。而鈦合金具有彈性模量低、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐疲勞等特點(diǎn)，因而在質(zhì)量及占有空間受到嚴(yán)格限制及腐蝕環(huán)境下，鈦合金是一種理想的彈簧材料。與鋼彈簧相比，鈦彈簧具有質(zhì)量輕、體積小和共振頻率高等優(yōu)點(diǎn)，其密度和彈性模量只有鋼彈簧的一半，而強(qiáng)度幾乎與鋼彈簧一樣。

β型鈦合金的絲材主要應(yīng)用于航空航天緊固件，螺栓、螺釘?shù)取＆滦外伜辖鸾z材在固溶狀態(tài)下還具有優(yōu)良的冷塑性，可繞制為彈簧，固溶狀態(tài)下室溫拉伸強(qiáng)度可達(dá)900MPa以上。經(jīng)時(shí)效后，彈簧強(qiáng)度可達(dá)到1300MPa以上。最高長(zhǎng)期使用溫度550℃，在550℃下強(qiáng)度可達(dá)600MPa以上。可用于飛機(jī)起落架的上下鎖彈簧，門平衡彈簧，用于船舶領(lǐng)域時(shí)還具有耐腐蝕的特性，是一種理想的彈簧殘料，目前國(guó)內(nèi)未見有制備彈簧用β型鈦合金絲材工藝的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

為滿足高強(qiáng)鈦合金彈簧的應(yīng)用需求，本發(fā)明目的是提供一種彈簧用β型鈦合金絲材的生產(chǎn)方法，該方法制備的絲材成品直徑為Ф1mm～Ф3mm，其成品狀態(tài)為固溶、盤卷、拋光狀態(tài)，開卷后能自由散開，便于彈簧的繞制生產(chǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種彈簧用β型鈦合金絲材的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：采用β型鈦合金鑄錠為原料，自由鍛造為Ф120～Ф150mm的棒材，然后無(wú)心車床車除氧化皮以及去除鍛造裂紋；

步驟2：將步驟1制備的棒材精鍛成Ф40～Ф60mm的棒材，采用無(wú)心車床將表面的氧化皮車除，修磨表面裂紋；

步驟3：將步驟2制備的棒材軋制成Ф8～Ф9mm的棒材，采用無(wú)心車床將表面的氧化皮車除，修磨表面裂紋；

步驟4：將步驟3中經(jīng)過(guò)表面處理的棒材于管式爐中在700℃～720℃，13～15m/min速度下連續(xù)加熱形成氧化層，并在棒材出爐時(shí)采用拉拔模輕拉一次，同時(shí)在絲材表面附著石墨乳；

步驟5：將步驟4中的坯料經(jīng)熱拉拔，制備成Ф1.2～Ф3.2mm的絲材毛坯；

步驟6：將步驟5中拉拔的絲材進(jìn)行固溶處理，固溶處理的同時(shí)在絲材兩端持續(xù)施加拉力進(jìn)行矯直；

步驟7：將步驟6中矯直的絲材進(jìn)行表面拋光制備成Ф1.0～Ф3mm的絲材。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟1中，自由鍛造的溫度為1100℃～1170℃。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟2和3中，均采用砂輪機(jī)修磨表面裂紋。