[發(fā)明專利]一種高聲速均勻性Ti6Al4V合金棒材的制備方法

有效

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• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN114752877B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉向宏;韓飛孝;孫小平;鄭念慶;楊濤;菅申申;王凱旋;杜予晅;馮勇
• 申請（專利權(quán)）人: 西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18
• 代理公司: 西安新動力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61245
• 代理人: 胡維

本發(fā)明屬于鈦合金加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高聲速均勻性Ti6Al4V合金棒材的制備方法。該方法，先選取橫、縱向組織均勻的Ti6Al4V合金棒坯在相變點(diǎn)以下加熱，精鍛至目標(biāo)規(guī)格；接著對目標(biāo)規(guī)格的棒坯進(jìn)行高溫固溶熱處理；再對高溫固溶熱處理后的棒坯進(jìn)行普通退火熱處理；然后對普通退火處理后的棒坯進(jìn)行低溫時(shí)效熱處理；最后對低溫時(shí)效熱處理后的棒坯清除表面缺陷和氧化皮，得到具有高聲速均勻性的Ti6Al4V合金棒材。且通過本發(fā)明提供的制備方法制得的Ti6Al4V合金棒材，同批次不同部位的聲速均勻性可以控制在±10m/s，且顯微組織和力學(xué)性能一致性好，能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦合金加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及Ti6Al4V合金的制備，具體涉及一種高聲速均勻性Ti6Al4V合金棒材的制備方法。

背景技術(shù)

Ti6Al4V合金是一種典型的兩相鈦合金，具有高強(qiáng)度、高比強(qiáng)度和低彈性模量等優(yōu)異特性，除作為航空航天工業(yè)中重要的結(jié)構(gòu)材料外，在生物醫(yī)療領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用，如用于生產(chǎn)焊接醫(yī)用防護(hù)口罩、醫(yī)用包裝袋等的超聲波焊接器。為保證醫(yī)用防護(hù)口罩多層結(jié)構(gòu)穩(wěn)固連接，實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的焊接醫(yī)療包裝，焊接器的超聲波聲速均勻性是關(guān)鍵。同時(shí)為防止焊接器在使用過程中失穩(wěn)失效，要保證一定的強(qiáng)度，這就要求生產(chǎn)超聲波焊接器的原始Ti6Al4V合金棒材同時(shí)具備高聲速均勻性和較高的性能。

聲速用Ti6Al4V合金棒材傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程是通過熱精鍛成形，然后通過普通退火熱處理獲得需要的顯微組織和力學(xué)性能。傳統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)是熱精鍛成形棒材不同部位的組織一致性差，通過常規(guī)普通退火熱處理后組織均勻性無明顯改善，棒材兩端和中間部位的聲速波動大，性能一致性差，嚴(yán)重影響了最終產(chǎn)品使用過程中的穩(wěn)定性。因此，采用傳統(tǒng)工藝方法實(shí)現(xiàn)高聲速均勻性Ti6Al4V合金棒材的穩(wěn)定生產(chǎn)和良好應(yīng)用存在極大難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種高聲速均勻性Ti6Al4V合金棒材的制備方法，解決Ti6Al4V合金棒材不同部位聲速波動大、顯微組織和力學(xué)性能一致性差的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

這種高聲速均勻性Ti6Al4V合金棒材的制備方法，先選取橫、縱向組織均勻的Ti6Al4V合金棒坯在相變點(diǎn)以下加熱，精鍛至目標(biāo)規(guī)格；接著對目標(biāo)規(guī)格的棒坯進(jìn)行高溫固溶熱處理；再對高溫固溶熱處理后的棒坯進(jìn)行普通退火熱處理；然后對普通退火處理后的棒坯進(jìn)行低溫時(shí)效熱處理；最后對低溫時(shí)效熱處理后的棒坯清除表面缺陷和氧化皮，得到具有高聲速均勻性的Ti6Al4V合金棒材。

進(jìn)一步，具體包括以下步驟：

1）精鍛：將橫、縱向組織均勻的Ti6Al4V合金棒坯置于步進(jìn)式電阻爐中，在相變點(diǎn)以下加熱，精鍛至目標(biāo)規(guī)格；

2）固溶熱處理：將步驟1）得到的目標(biāo)規(guī)格的棒坯置于箱式熱處理爐中進(jìn)行固溶熱處理，固溶溫度在相變點(diǎn)以下20℃~60℃，保溫時(shí)間為1h~2h，出爐結(jié)束后空冷；

3）退火熱處理：將步驟2）處理后的棒坯置于箱式熱處理爐中進(jìn)行普通退火熱處理；

4）低溫時(shí)效熱處理：將步驟3）處理后的棒坯置于箱式熱處理爐中進(jìn)行低溫時(shí)效熱處理；

5）表面處理：將步驟4）處理后的棒坯清除表面缺陷和氧化皮，得到具有高聲速均勻性的Ti6Al4V合金棒材。

進(jìn)一步，所述步驟1）中精鍛溫度采用相變點(diǎn)以下40℃~100℃，精鍛1~2火次，每火精鍛道次為3~5道次，每道次精鍛變形量為5%~30%。

進(jìn)一步，所述步驟1）中精鍛總變形量為41.0%~91.3%，總變形量小于79.5%時(shí)只需進(jìn)行1火次精鍛，總變形量大于79.5%時(shí)需要進(jìn)行2火次精鍛。

進(jìn)一步，所述步驟3）中退火溫度采用700℃~750℃，保溫時(shí)間為1h~2h，空冷。