[發明專利]一種循環錯位剪切大塑性變形細化鈦合金微觀組織的方法

有效

• 申請號: 202110764083.1
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113416908B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 張鵬;陳剛;常旭升;張鴻名;陳偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C22C14/00
• 代理公司: 威海佩敏專利代理事務所(普通合伙) 37284
• 代理人: 宋益敏

1.一種循環錯位剪切大塑性變形細化鈦合金微觀組織的方法，其特征在于：

步驟一、加工和裝配用于金屬坯料變形的變形裝置，

變形裝置包括沖頭、凹模、凹模套、頂桿、斜面墊塊和下模板組成，所述凹模套和下模板固定連接，所述凹模位于凹模套內，凹模內部為呈圓柱形的型腔，所述斜面墊塊位于凹模的型腔底側；

步驟二、加熱金屬坯料并保溫，

將圓柱形金屬坯料加熱至單相區某一溫度T并保溫一定時間，得到完全的β單相微觀組織金屬材料A，其中TT_β，T_β為β相轉變溫度；

步驟三、加熱變形裝置并保溫，

將步驟一中的變形裝置整體加熱至120℃～180℃，在將脫模劑均勻噴涂在所述沖頭、所述凹模、所述斜面墊塊的工作面表面，隨后將模具整體加熱至溫度T，并采用溫控裝置保持成形過程中模具溫度恒定；

步驟四、將步驟二中金屬材料A放置于步驟三的變形裝置的型腔內并使之發生熱剪切變形，

將步驟二中加熱后的金屬材料A轉移至步驟三中加熱后模具的型腔內，沖頭向下加壓加載，使得金屬材料A發生熱剪切變形，得到金屬材料B；

步驟五、將步驟四中變形后的金屬材料B取出再次作用使之發生不同于步驟四中金屬流動方向的剪切變形，

利用頂桿將變形后的金屬材料B頂出，將金屬材料B沿加載方向軸線旋轉一定角度及/或調整金屬材料B上下方向，再次放入型腔內部，在所述沖頭向下加壓加載的作用下發生不同于步驟四中金屬流動方向的又一次熱剪切變形；

步驟六、多次重復步驟四和步驟五的步驟，且每一次步驟四及步驟五的工作步驟為一道次循環錯位剪切大塑性變形，

多次重復步驟四和步驟五的步驟，使單相區的金屬材料B多次旋轉不同角度后發生變形，提高構件不同位置的變形量均勻性，獲得具有等軸均勻細小弱織構的β相晶粒的金屬材料C；

步驟七、完成若干道次循環錯位剪切大塑性后，獲得等軸細小弱織構的β相晶粒，取出具有等軸均勻細小弱織構β晶粒的坯料并根據材料室溫狀態的微觀組織目標屬性進行冷卻，其中目標屬性為α相形貌、分布、體積分數。

2.根據權利要求1所述的一種循環錯位剪切大塑性變形細化鈦合金微觀組織的方法，其特征在于：

所述斜面墊塊呈階梯狀斜面，所述斜面墊塊兩側的厚度不等，其斜面角度為10°～45°。

3.根據權利要求1所述的一種循環錯位剪切大塑性變形細化鈦合金微觀組織的方法，其特征在于：

所述沖頭呈圓柱狀，且所述沖頭與型腔間隙配合。

4.根據權利要求1所述的循環錯位剪切大塑性變形細化鈦合金微觀組織的方法，其特征在于：

所述凹模邊緣設有1～3mm的圓倒角。

5.根據權利要求1所述的一種循環錯位剪切大塑性變形細化鈦合金微觀組織的方法，其特征在于：

所述沖頭、所述凹模、所述斜面墊塊均采用高溫合金材料。

6.根據權利要求1所述的一種循環錯位剪切大塑性變形細化鈦合金微觀組織的方法，其特征在于：

步驟三變形裝置加熱及保溫溫度T＝T_β+40℃～100℃，保溫時間為40min～90min。

7.根據權利要求1所述的一種循環錯位剪切大塑性變形細化鈦合金微觀組織的方法，其特征在于：

步驟二所述的金屬坯料為TA15(Ti-6.5Al-2Zr-1Mo1V)、Ti-1023(Ti-10V-2Fe-3Al)、Ti-55531(Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr-1Zr)、TC4(Ti-6Al-4V)中任意一種的金屬材料，

步驟二中金屬坯料的加熱保溫溫度T＝T_β+40℃～100℃，保溫時間為40min～90min。

8.根據權利要求1所述的一種循環錯位剪切大塑性變形細化鈦合金微觀組織的方法，其特征在于：

步驟五中旋轉的角度為90°～180°。

9.根據權利要求1所述的一種循環錯位剪切大塑性變形細化鈦合金微觀組織的方法，其特征在于：

步驟四及步驟五中所述沖頭加載速率為2～5mm/s。