[發明專利]一種鈦合金β相大尺寸單晶的制備方法

有效

• 申請號: 202010925844.2
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112143990B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 顏孟奇;李雪飛;佟健博;黃利軍
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C30B29/02;C30B1/02
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 穆環宇

本發明一種鈦合金β相大尺寸單晶的制備方法，屬于有色金屬制備技術領域。制備步驟包括：將鈦合金棒坯在兩相區進行3～10火次大變形量鐓拔鍛造，在單相區進行1火次中等變形量的鐓拔鍛造，在相變點附近保溫一段時間后水冷至室溫，使用化學試劑在表面侵蝕出晶界，沿晶界截取出體積大于100cm³的鈦合金β相單晶。本發明與傳統的定向凝固制備金屬單晶的方法相比，制備的單晶尺寸更大、生產效率更高，而且對生產設備要求低，適合工業化生產。

技術領域

本發明一種鈦合金β相大尺寸單晶的制備方法，屬于有色金屬制備技術領域。

背景技術

鈦合金具有比強度高、抗疲勞、耐腐蝕等優點，在航空、航天、兵器、石油、化工等領域得到廣泛應用。鈦合金單晶由于消除了晶界，因此可進一步提高鈦合金零件的高溫持久壽命、蠕變強度等高溫力學性能。此外，由于體心立方結構的β相和密排六方結構的α相均具有明顯的各向異性，因此鈦合金單晶可顯著提高特定方向的力學性能，更有助于鈦合金應用潛力的挖掘。目前，鈦合金單晶可通過定向凝固或定向生長的方法制備。但是，這些方法需要專用設備，且制備的鈦合金單晶尺寸較小，不利于工業化的生產。

發明內容

本發明的目的：針對上述工藝方法的不足，本發明的目的是提供一種鈦合金β相大尺寸單晶的制備方法。本發明與傳統的定向凝固或定向生長制備金屬單晶的方法相比，制備的單晶尺寸更大、生產效率更高，而且不需要專用設備，更適合工業化生產。

本發明的技術方案：

一種鈦合金β相大尺寸單晶的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(1)將鈦合金棒坯加熱至T_β-45℃～T_β-30℃，然后多火次鐓拔鍛造得到鍛坯，其中單火次的變形量為大于等于50％，T_β為所述棒坯的相變點溫度；

(2)將步驟(1)中得到的鍛坯加熱至T_β+10℃～T_β+50℃，然后鐓拔鍛造得到鍛坯一，其中鍛坯一變形量為20％～50％；

(3)將步驟(2)中得到的鍛坯一加熱至T_β-30℃～T_β+30℃保溫保溫一段時間，然后水冷至室溫得到坯料；

(4)使用化學試劑侵蝕步驟(3)得到的坯料表面獲得晶界，在坯料上沿晶界進行機加工，截取鈦合金β相單晶。

所述步驟(1)采用電阻爐加熱鈦合金棒坯，然后用快鍛機鐓拔鍛造3～10火次得到鍛坯。

所述步驟(2)中鍛坯一的終鍛溫度不低于750℃。

所述步驟(3)中坯料的保溫時間為大于等于12小時。

所述步驟(4)中在坯料上沿晶界進行線切割機加工。

所述步驟(4)中截取的鈦合金β相單晶體積大于100cm³。

所述步驟(1)中棒坯采用的是TC18、Ti55531、TB6或TC17鈦合金。

所述步驟(1)中鍛坯的終鍛溫度不低于700℃。

本發明的有益效果是：可制備體積大于100cm³的鈦合金β相單晶，與傳統的定向凝固或定向生長制備金屬單晶的方法相比，制備的單晶尺寸更大、生產效率更高，而且不需要專用設備，更適合工業化生產。

具體實施方式