[發明專利]一種深冷條件下制備高強度鈦合金的系統及工藝

有效

• 申請號: 202111488967.5
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114277326B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 王慶娟;高貝特;王偉
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種深冷條件下制備高強度鈦合金的系統及工藝，該系統包括液氮罐、加工室、壓頭和壓桿，加工室為一密閉容器，液氮罐的出口與加工室的內腔通過液氮輸送管道連通，壓桿貫穿加工室的頂部并與加工室之間密封，壓頭設置于壓桿的頂部。本發明在加工前通入液氮充滿加工室，加工過程中持續補充損耗的液氮，始終保持液氮環境氛圍的深冷加工條件，極大克服了現有深冷加工工藝中深冷和加工分離操作所造成的溫升控制困難和溫度分布均勻性不佳的問題。本發明的深冷條件下加工鈦合金，變形孿晶發生寬化和合并，并出現應力誘導相變現象。本系統及工藝下加工的鈦合金組織彌散均勻，強度普遍高于室溫條件大約1/2，具有較高的強度和優異的綜合力學性能。

技術領域

本發明涉及鈦合金材料制備領域，具體涉及一種深冷條件下制備高強度鈦合金的系統及工藝。

背景技術

鈦合金強化效果佳，淬透性強，冷熱加工性能優異，可通過合理的形變及熱處理工藝獲得良好的力學性能。而深冷變形被認為是一種很有前景的方法，它可以顯著提高材料強度。深冷變形還具有一個優點，易于應用于典型的批量制造工藝，如軋制和擠壓。常規的鈦合金壓力加工工藝一般在0℃溫度以上進行，只能一定程度上改善合金強-塑性匹配，不能從根本上解決強度低的現狀，這極大的限制了鈦合金在前沿領域的深度應用。此外，現有的一些深冷加工工藝均采用深冷和加工分離的方式，即將試樣進行一定時間的液氮浸泡處理，取出再進行壓力加工。這種方式難以控制溫升和溫度的分布均勻性，從而導致材料加工過程中的不確定因素以及成品的性能穩定性。因此，如何提升鈦合金超強超塑性匹配性能，以及如何將恒溫深冷變形方法應用于鈦合金制備工藝，是當前鈦合金制備領域仍需解決的問題。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種深冷條件下制備高強度鈦合金的系統及工藝，本發明能夠顯著提升鈦合金的性能。

本發明采用的技術方案如下：

一種深冷條件下制備高強度鈦合金的系統，包括液氮罐、加工室、壓頭和壓桿，加工室為一密閉容器，液氮罐的出口與加工室的內腔通過液氮輸送管道連通，壓桿貫穿加工室的頂部并與加工室之間密封，壓頭設置于壓桿的頂部。

優選的，加工室的加工室壁設有保溫層。

優選的，加工室內腔的頂部設有溫度傳感器。

優選的，液氮輸送管道與加工室內腔的頂部連通。

優選的，加工室的底部設有活動轉盤，活動轉盤與壓桿的下端正對。

優選的，壓頭和壓桿之間軸連接，壓桿的轉軸與壓桿的軸線垂直且共面。

本發明還提供了一種深冷條件下制備高強度鈦合金的工藝，該工藝采用本發明如上所述的深冷條件下制備高強度鈦合金的系統進行，包括如下步驟：

S1，待加工的試樣放置于加工室的底部并與壓桿正對；

S2，向加工室的內腔注滿液氮，使試樣浸沒于液氮中；

S3，控制壓頭，驅動壓桿上下移動，對試樣進行壓力加工；

S4，待試樣加工完畢后，取出試樣。

優選的，加工室內腔的頂部設有溫度傳感器；

在進行所述S3時，若溫度傳感器檢測的溫度高于液氮的溫度，則向加工室的內腔加注液氮，直至溫度傳感器檢測的溫度處于預設的溫度范圍內。

優選的，加工室的底部設有活動轉盤；

在進行所述S1時，待加工的試樣放置于活動轉盤上，試樣相對于活動轉盤的轉軸偏置放置；

在進行所述S3時，具體包括如下步驟：

S3.1，待對試樣進行一次壓力加工、壓桿抬起后，活動轉盤旋轉預設角度；