[發明專利]一種高強度超細孿晶純鈦及其制備方法

有效

• 申請號: 202111397269.4
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN114058991B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 黃崇湘;王明賽;王艷飛
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C22F3/00
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明提供了一種高強度超細孿晶純鈦及其制備方法，屬于純鈦納米材料技術領域。本發明通過高能脈沖電流對純鈦棒材進行前處理，使棒材組織能夠完全等軸化；再通過低溫退火處理進一步細化純鈦棒材的組織結構，在低溫處理中不易發生氧化現象；最后對材料進行預變形處理，在超細晶內引入大量孿晶，進一步增加了純鈦材料的強度及韌性。本發明得到的高強度超細孿晶純鈦顯微組織結構均勻細小，具有高強度高韌性的特點；且本發明的制備工藝操作簡單，節省能源，效率高，可實現較好的經濟效益。

技術領域

本發明涉及純鈦納米材料技術領域，尤其涉及一種高強度超細孿晶純鈦及其制備方法。

背景技術

純鈦具有優異的耐腐蝕性、良好的可焊性和可制造性，以及優良的生物相容性。因此，純鈦常用作工程材料，廣泛應用于發電、化學、宇宙飛船和生物醫學等行業。然而，與其他高強度鈦合金相比，它的強度相對較低，這阻礙了它的進一步應用。隨著純鈦在工業中的使用日益增多,對純鈦材料的性能提出了更高的要求,包括耐腐蝕性性能、生物相容性和力學性能等。而純鈦的這些性能與其微觀組織(如晶粒的尺寸以及第二相粒子的尺寸、分布、結構等)密切相關。大量的研究表明，獲得均勻細小、取向隨機的晶粒對提高純鈦材料強度具有十分關鍵的作用。

中國專利CN102899508A公開了一種高強度純鈦的制備方法，該方法通過軋制及結晶退火熱處理對純鈦材料進行處理，得到的純鈦材料雖然強度≥800MPa，但是在增加強度的同時，該純鈦材料的韌性相應下降，不利于該材料在工業上的應用。

因此，如何得到一種兼具高強度及高韌性的超細孿晶純鈦是目前急需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種兼具高強度及高韌性的超細孿晶純鈦及其制備方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種兼具高強度及高韌性的超細孿晶純鈦及其制備方法，通過本發明的制備方法得到的超細孿晶純鈦的纖維組織結構均有細小，具有高強度高韌性的特點。

本發明提供了一種高強度超細孿晶純鈦的制備方法，包括以下步驟：

1)對純鈦棒材進行高能脈沖處理，得到等軸化純鈦；

2)將步驟1)得到的等軸化純鈦進行退火處理，得到等軸超細晶純鈦；

3)將步驟2)得到的等軸超細晶純鈦進行預變形處理，得到超細孿晶純鈦。

進一步的，所述高能脈沖處理包括：將純鈦棒材置于高能脈沖裝置中，頻率為60～760Hz、電壓為10～600V、脈沖寬度為50～5000μs、電流密度為200A/mm2～6000A/mm²。

進一步的，所述退火處理的溫度為300～430℃，退火的時間為3～10min。

進一步的，所述預變形處理包含拉伸預變形處理或軋制預變形處理。

進一步的，所述拉伸預變形處理的拉伸應變量為8～10％，應變速率為1.0×10^-4s^-1～40×10^-4s^-1。

進一步的，所述軋制預處理的累積變形量為20～30％，每道次軋制的變形量低于7％。

本發明提供了一種高強度超細孿晶純鈦，所述高強度超細孿晶純鈦的顯微組織中包含兩種不同粒度范圍的晶粒，一種為超細微米晶，一種為納米孿晶；所述超細微米晶的粒度為0.1～3μm。

進一步的，所述納米孿晶的粒度為20～50nm。

進一步的，所述微米晶的體積分數在30％以下，所述納米晶的體積分數在70％以上。

本發明的有益效果：