CN103624509A - 一种获得钛合金低温超塑性的大塑性变形方法 - Google Patents

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徐淑波
刘婷
景财年
林晓娟
王桂青
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    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P17/00—Metal-working operations, not covered by a single other subclass or another group in this subclass
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Abstract

<b/>本发明公开了一种能够实现钛合金低温超塑性的剧烈塑性变形方法的新装置，本发明的特点是通过剧烈塑性变形工艺改善钛合金的性能，实现低温超塑性，提高材料利用率，降低钛合金的生产成本，拓宽钛合金的应用领域。所采用的剧烈塑性变形新装置是经过改进的传统等通道弯角挤压工艺模具，能够实现试样的连续挤压，不但提高了实验的工作效率，还减轻了人工的操作强度。

Description

一种获得钛合金低温超塑性的大塑性变形方法
技术领域
本发明涉及剧烈塑性变形领域，尤其是涉及一种能够实现钛合金低温超塑性的剧烈塑性变形方法的新装置。
背景技术
钛合金性能优良，储量丰富，比强度高和耐腐蚀性好，世界上许多国家都已认识到钛合金材料的重要性，并对其进行研究开发，并得到了实际应用。目前钛及钛合金在航空、航天、舰船、兵器、核能等领域有着广泛的用途。航空航天工业是其主要消费领域，但是钛合金的切削加工性能很差，特别是制成像飞机结构件那样复杂的零件，成品率很低，这就导致钛合金产品加工、制作成本较高，而且航空航天领域中，性能是首先要考虑的问题，而其它因素如价格等则排在第二位，所以适合于此领域应用的钛合金往往具有优异的性能，但价格昂贵。而在民用工业方面价格低廉是至关重要的。   
    超塑性加工对提高对提高钛合金的成品率具有重要的作用。细晶合金会在低温下显示出超塑性，而剧烈塑性变形是制备超细晶材料的有效方法，该方法能够制备块状致密的材料，工艺简单，成本低廉，提高了材料利用率。传统的等通道弯角工艺是细化晶粒较为有效地剧烈塑性变形方法，能够通过多道次的挤压实现材料晶粒的细化，但不同道次之间需要人工操作，浪费了时间，如果将其设计成连续通道，一次挤压便可实现传统工艺双倍的效果，这样不但提高了工作效率，改善了材料塑性，也降低了材料生产成本。
发明内容
本发明的目的是：针对上述存在的技术问题，提供了一种获得低温超塑性钛合金的剧烈塑性变形方法，这种方法通过一次工艺过程便可实现传统工艺双倍的效果，对工件进行多次挤压后可实现钛合金的低温超塑性，还对传统的等通道弯角挤压进行了改进，不但拓宽了钛合金的应用领域，还降低了钛合金的生产成本，使其朝着成为普及型金属更进一步。
为解决上述技术性问题，本发明的技术方案是：本发明的设计要点是凹模模腔由具有相同横截面积的管道以90°、按等通道弯角挤压工艺路径A相交接而成，在凹模外部具有加热装置，具体实施步骤是：
1.利用线切割技术将材料切割成直径为12mm，长度为40mm的试样，并对试样进行完全退火
2.将挤压件放入型腔之前，先对模具进行充分的润滑，放入挤压件后，将模具和挤压件同时预热到一定温度，挤压完成以后，对挤压件进行去应力退火。
3.由于凸模长度有限，当挤压件完全进入通道后，这时通过放入另一挤压件推进前个挤压件的运动，直至挤压件挤压完成。
4.挤压完成以后对挤压进行去应力退火，实现钛合金的低温超塑性。
本发明的有益效果是：通过剧烈塑性变形的方法，不但可以细化晶粒，改善钛合金材料性能，实现低温超塑性，还提高了材料利用率，降低了材料的生产成本。连续等通道挤压变形工艺可以通过一次工艺过程双倍的细化晶粒效果，提高了工作效率，减轻了操纵工人的劳动强度，不但拓宽了等通道弯角挤压变形，还拓宽了钛合金的应用领域。 
说明附图
 [0008]  图1一种获得低温超塑性钛合金的剧烈塑性变形方法新装置的模具装配图；
 图2为双层预应力组合凹模结构； 
上述图中的标记为：
 图1一种获得低温超塑性钛合金的剧烈塑性变形方法新装置的模具装配图的1.下模板 2.导柱 3.内六角螺钉 4.导套 5.上模板 6.凸模固定板7.定位圆柱销 8凸模垫板 9.内六角螺钉10.凸模 11.凹模压板 12.第二层凹模压套 13.第一层凹模压套 14.凹模 15.凹模垫块。
具体实施方式
 从图1所示本发明的模具装配图、图2的预应力组合凹模结构中挤压通道设计细节技巧可以看出，本发明主要有1.下模板 2.导柱 3.内六角螺钉 4.导套 5.上模板 6.凸模固定板7.定位圆柱销 8凸模垫板 9.内六角螺钉10.凸模 11.凹模压板 12.第二层凹模压套 13.第一层凹模压套 14.凹模 15.凹模垫块等组成。在挤压过程中将挤压实验所用材料首先通过线切割下料，然后通过切削方法加工成直径12mm，长度为40mm的试样，挤压前先进行退火热处理，模具进行充分润滑，然后放入一种连续等通道弯角挤压模具，对挤压件和模具进行预热后，挤压开始由于凸模长度有限，当挤压件完全进入通道后，这时通过放入另一挤压件推进前个挤压件的运动，直至挤压件挤压完成。挤压件挤出后还应对其进行去应力退火。本发明的模具设计不同于常规等通道弯角挤压的模具，在挤压件完成一次挤压行程后，相当于挤压件进行了2次剪切变形，且由于采用预应力组合凹模结构，模具寿命得到提高，提高了实验的成功率和挤压效率。 
本发明所采用的剧烈塑性变形方法，均可采用现有技术，本发明并不局限于上述所列举的具体实施形式，凡本领域技术人员不经过创造性劳动所能得到的改进，均属于本发明的保护范围内。
本发明所需设备为机械压力机或液压机。

Claims (5)

1.一种能够实现钛合金低温超塑性的剧烈塑性变形方法的新装置，其实施步骤如下：
  (a) 利用线切割技术将材料切割成直径为12mm，长度为40mm的试样，并对试样进行完全退火；
  (b)将挤压件放入型腔之前，先对模具进行充分的润滑，放入挤压件后，将模具和挤压件同时预热到一定温度，挤压完成以后，对挤压件进行去应力退火；
  (c)由于凸模长度有限，当挤压件完全进入通道后，这时通过放入另一挤压件推进前个挤压件的运动，直至挤压件挤压完成；
  (d)挤压完成以后对挤压进行去应力退火，实现钛合金的低温超塑性。
2.根据权利要求1所述一种能够实现钛合金低温超塑性的剧烈塑性变形方法的新装置,模具结构包括如下部件：下模板，导柱，内六角螺钉，导套，上模板，凸模固定板，，定位圆柱销，凸模垫板，内六角螺钉，凸模，凹模压板，第二层凹模压套，第一层凹模压套，凹模、垫块和凹模垫板，其特征是：
  (a)该模具采用双层预应力组合凹模结构，采用过盈配合的预应力结构能够大幅 幅度提高模具强度；
  (b)在凹模的外面设置加热装置，以便对模具和挤压件进行预热；
 (c)完成一次挤压行程后，挤压件经历了2次剪切变形。
3. 根据权利要求2所述的一种能够实现钛合金低温超塑性的剧烈塑性变形方法的新装置，其特征是: 模具凹模的型腔结构由横截面积相同的管道以90°、按等通道弯角挤压工艺路径A相交接而成。
4. 根据权利要求2所述的一种能够实现钛合金低温超塑性的剧烈塑性变形方法的新装置，其特征是:为了避免挤压件毛刺较大的现象，预应力套圈与凹模采用钟形过盈配合，随着挤压力的增加能有效增加模具的过盈量，提高预应力，提高模具寿命。
5.根据权利要求2所述的一种能够实现钛合金低温超塑性的剧烈塑性变形方法的新装置，其特征是：由于凸模长度有限，当挤压件完全进入通道后，这时需要通过放入另一挤压件推进前个挤压件的运动，直至挤压件挤压完成。
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