CN105714224B - 一种细化钛合金晶粒的高低温剧烈塑性变形制备工艺 - Google Patents
一种细化钛合金晶粒的高低温剧烈塑性变形制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105714224B CN105714224B CN201610234661.XA CN201610234661A CN105714224B CN 105714224 B CN105714224 B CN 105714224B CN 201610234661 A CN201610234661 A CN 201610234661A CN 105714224 B CN105714224 B CN 105714224B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium alloy
- temperature
- extruding
- heated
- alloy material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Forging (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种细化钛合金晶粒的高低温剧烈塑性变形制备工艺,将加热后的钛合金在自制的等通道挤压模具中进行挤压,首先将钛合金试样加热到高于β转变温度(下文简称Tβ)的α单相区内进行等通道挤压变形,水冷后,再将试样加热到低于β转变温度的(α+β)两相区内进行等通道挤压变形,最后进行退火热处理获得晶粒细小均匀的钛合金组织。本发明使合金组织更加均匀稳定,并且可以根据实际需求进行调整,适用范围宽广,达到了实用化的目的。该等通道挤压加工工艺方法能够快速获得晶粒细小均匀的钛合金组织。
Description
技术领域
本发明属于钛合金加工工艺领域,涉及钛合金材料的晶粒细化,具体涉及一种细化钛合金晶粒的高低温剧烈塑性变形制备工艺。
背景技术
通过晶粒的细化制备亚微米甚至纳米级的超细晶材料可以使得材料的强度、韧性等各项性能得到显著的提高,同时也能够保持材料良好的塑性。剧烈塑性变形法作为一种实际可行的塑性加工方法备受瞩目,它可以在变形过程中引入大的应变量,从而有效细化晶粒,获得完整大尺寸块体试样,通过在变形过程中微观组织的控制,可以同时获得具有高强度且保持高塑性的块体纳米材料。目前制备块体超细晶材料的剧烈塑性变形方法主要有以下几种:三向锻压法、高压扭转变形法、循环挤压镦粗法和等通道挤压法等。其中等通道挤压加工能够便捷高效地获得较高的等效应变,设备简单,操作便利,从而有很大的研究发展空间和工程应用前景。目前,越来越多的科研工作者将研究重点逐渐拓展到难变形金属领域。
由于晶粒的大小对多晶体的性能有很大的影响,多晶体的强度随其晶粒细化而提高,而且塑性、韧性和疲劳等性能也能得到改善。细化晶粒已成为实际生产中提高钛合金性能的重要强韧化方法,在国内外引起了广泛的重视。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处,本发明提出一种细化钛合金晶粒的高低温剧烈塑性变形制备工艺,获得组织细小、性能更好的钛合金,扩大钛合金在航空航天等领域的应用。
技术方案
一种细化钛合金晶粒的高低温剧烈塑性变形制备工艺,其特征在于步骤如下:
步骤1、预处理:在模具的凸模及凹模上涂抹石墨润滑剂,在设计的钛合金材料上涂抹玻璃润滑剂;所述凹模的内径为16.8mm,等通道挤压角Φ=105°;
步骤2、加热钛合金材料:采用1min/mm的加热规范加热钛合金材料,温度加热到β转变温度Tβ+(10~30℃),保温5min;
步骤3、高温挤压:在挤压角为105°的挤压模具内进行1次挤压,对挤压后的钛合金材料进行水冷;
步骤4加热钛合金材料:采用1min/mm的加热规范加热步骤3处理后的钛合金材料,温度加热到Tβ-(50~100℃),保温5min;
步骤5、低温挤压:在挤压角为105°的挤压模具内进行挤压,对挤压后的钛合金材料进行水冷;
步骤6、热处理:将步骤5处理后的挤压态钛合金进行650℃×1h的退火处理,获得挤压态钛合金最佳的组织形态。
有益效果
本发明提出的一种细化钛合金晶粒的高低温剧烈塑性变形制备工艺,将加热后的钛合金在自制的等通道挤压模具中进行挤压,首先将钛合金试样加热到高于β转变温度(下文简称Tβ)的α单相区内进行等通道挤压变形,水冷后,再将试样加热到低于β转变温度的(α+β)两相区内进行等通道挤压变形,最后进行退火热处理获得晶粒细小均匀的钛合金组织。
本发明加工工艺将等通道挤压工艺和钛合金相变点有机结合,相对于普通的等通道挤压工艺,该加工工艺步骤1中设计的挤压模具的挤压角105°适中,不会因变形抗力大,产生挤压不易实现甚至损坏模具,或试样表面经挤压后出现微观甚至宏观裂纹,无法再进行下一步挤压的情况。也不会因单次变形获得的等效应变小,晶粒细化效果不明显。步骤3高温挤压和步骤5低温挤压突破了传统等通道挤压对挤压温度的设定,将挤压温度更加细分到相变点为分界点的温度。更加快速有效的细化钛合金晶粒。步骤6热处理不仅有效地消除了材料中的残余应力及加工硬化,而且使合金组织更加均匀稳定,并且可以根据实际需求进行调整,适用范围宽广,达到了实用化的目的。该等通道挤压加工工艺方法能够快速获得晶粒细小均匀的钛合金组织。
附图说明
图1为模具构造示意图
图2:(a)在箱式电阻炉中加热,采用1min/mm的加热规范,温度加热到Tβ+(10~30℃),保温5min;(b)在挤压角为105°的挤压模具内于Tβ+(10~30℃)温度下进行1次挤压;(c)在箱式电阻炉中加热,采用1min/mm的加热规范,温度加热到Tβ-(50~100℃),保温5min;(d))在挤压角为105°的挤压模具内于Tβ-(50~100℃)温度下进行挤压,然后水冷;(e)将挤压态钛合金在最佳温度下进行退火处理,获得最佳的组织形态。
图3:(a)为仅在高温挤压后的显微组织;(b)相变温度以下温度为830℃挤压后的显微组织;(c)相变温度以下温度为810℃挤压后的显微组织;(d)相变温度以下温度为790℃挤压后的显微组织。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
三个实施例中设定相变温度以下三个温度分别为830℃、810℃和790℃:
实施例1:
步骤1预处理,在模具的凸模及凹模上涂抹石墨润滑剂,在试样上涂抹玻璃润滑剂;经步骤2试样加热,在SX-10-13型箱式电阻炉中加热,设定一个相变温度以上的温度(920℃),该钛合金的相变点温度为890℃,电阻炉温度控制器型号为KSW-40-11,经J37型直流电位差计校核,温度的误差范围在±3℃,对试样采用1min/mm的加热规范;经步骤3高温挤压,在Φ=105°的模具中进行1次挤压,挤压后进行水冷;后经步骤4将试样在SX-10-13型箱式电阻炉中再次加热到相变点以下温度,设定相变温度以下三个温度为830℃;再经步骤5低温挤压,在Φ=105°的模具中进行2次挤压;最后经步骤6热处理,对经过挤压后的钛合金试样进行650℃×1h的退火处理,最终Ti-17合金显微组织如图3(b)所示。
步骤1预处理,在模具的凸模及凹模上涂抹石墨润滑剂,在试样上涂抹玻璃润滑剂;经步骤2试样加热,在SX-10-13型箱式电阻炉中加热,设定一个相变温度以上的温度(920℃),该钛合金的相变点温度为890℃,电阻炉温度控制器型号为KSW-40-11,经J37型直流电位差计校核,温度的误差范围在±3℃,对试样采用1min/mm的加热规范;经步骤3高温挤压,在Φ=105°的模具中进行1次挤压,挤压后进行水冷;后经步骤4将试样在SX-10-13型箱式电阻炉中再次加热到相变点以下温度,设定相变温度以下三个温度为810℃;再经步骤5低温挤压,在Φ=105°的模具中进行2次挤压;最后经步骤6热处理,对经过挤压后的钛合金试样进行650℃×1h的退火处理,最终Ti-17合金显微组织如图3(c)所示。
步骤1预处理,在模具的凸模及凹模上涂抹石墨润滑剂,在试样上涂抹玻璃润滑剂;经步骤2试样加热,在SX-10-13型箱式电阻炉中加热,设定一个相变温度以上的温度(920℃),该钛合金的相变点温度为890℃,电阻炉温度控制器型号为KSW-40-11,经J37型直流电位差计校核,温度的误差范围在±3℃,对试样采用1min/mm的加热规范;经步骤3高温挤压,在Φ=105°的模具中进行1次挤压,挤压后进行水冷;后经步骤4将试样在SX-10-13型箱式电阻炉中再次加热到相变点以下温度,设定相变温度以下三个温度为790℃;再经步骤5低温挤压,在Φ=105°的模具中进行2次挤压;最后经步骤6热处理,对经过挤压后的钛合金试样进行650℃×1h的退火处理,最终Ti-17合金显微组织如图3(d)所示。
图3(a)为仅在高温挤压后的显微组织,图3(b)、(c)和(d)分别为先经过高温挤压后再经过830℃、810℃和790℃等通道挤压后的显微组织,对比可以看出经高低温等通道挤压后Ti-17合金晶粒得到良好的细化。
Claims (1)
1.一种细化钛合金晶粒的高低温剧烈塑性变形制备工艺,其特征在于步骤如下:
步骤1、预处理:在模具的凸模及凹模上涂抹石墨润滑剂,在设计的钛合金材料上涂抹玻璃润滑剂;所述凹模的内径为16.8mm,等通道挤压角Φ=105°;
步骤2、加热钛合金材料:采用1min/mm的加热规范加热钛合金材料,温度加热到β转变温度Tβ+(10~30℃),保温5min;
步骤3、高温挤压:在挤压角为105°的挤压模具内进行1次挤压,对挤压后的钛合金材料进行水冷;
步骤4加热钛合金材料:采用1min/mm的加热规范加热步骤3处理后的钛合金材料,温度加热到Tβ-(50~100℃),保温5min;
步骤5、低温挤压:在挤压角为105°的挤压模具内进行挤压,对挤压后的钛合金材料进行水冷;
步骤6、热处理:将步骤5处理后的挤压态钛合金进行650℃×1h的退火处理,获得挤压态钛合金最佳的组织形态。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610234661.XA CN105714224B (zh) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | 一种细化钛合金晶粒的高低温剧烈塑性变形制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610234661.XA CN105714224B (zh) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | 一种细化钛合金晶粒的高低温剧烈塑性变形制备工艺 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105714224A CN105714224A (zh) | 2016-06-29 |
CN105714224B true CN105714224B (zh) | 2017-05-31 |
Family
ID=56161124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610234661.XA Expired - Fee Related CN105714224B (zh) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | 一种细化钛合金晶粒的高低温剧烈塑性变形制备工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105714224B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106269944B (zh) * | 2016-08-12 | 2018-01-23 | 河南农业大学 | 一种ECAE处理65Mn钢材料的工艺方法 |
CN108526235B (zh) * | 2018-04-30 | 2019-08-30 | 西北有色金属研究院 | 一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法 |
CN108754371B (zh) * | 2018-05-24 | 2020-07-17 | 太原理工大学 | 一种细化近α高温钛合金晶粒的制备方法 |
CN109182938B (zh) * | 2018-11-15 | 2020-06-19 | 西安交通大学 | 一种厘米级大晶粒纯锆的制备方法 |
CN112275817A (zh) * | 2020-09-18 | 2021-01-29 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种高温合金铸锭的等通道转角挤压开坯方法 |
CN115627430B (zh) * | 2022-10-28 | 2023-11-28 | 上海交通大学 | 改善高温钛合金锻坯晶粒尺寸及取向分布均匀性的方法 |
CN116689531B (zh) * | 2023-08-09 | 2023-10-27 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种高强tc4管材的制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102828066A (zh) * | 2012-09-07 | 2012-12-19 | 哈尔滨工程大学 | 功能连续梯度TiNi形状记忆合金的制备方法 |
CN103624509A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-03-12 | 山东建筑大学 | 一种获得钛合金低温超塑性的大塑性变形方法 |
CN104841711B (zh) * | 2015-04-28 | 2017-01-04 | 中南林业科技大学 | 一种制备超细晶β钛合金的挤压变形加工模具及工艺 |
-
2016
- 2016-04-14 CN CN201610234661.XA patent/CN105714224B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105714224A (zh) | 2016-06-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105714224B (zh) | 一种细化钛合金晶粒的高低温剧烈塑性变形制备工艺 | |
CN109482690B (zh) | 一种难变形材料异形截面管件的电流辅助辊压成形方法 | |
CN108637031B (zh) | 一种制备高性能镁合金管材的模具 | |
CN105397010B (zh) | 一种稀土镁合金薄腹支叉等温模锻成形方法 | |
CN104841711B (zh) | 一种制备超细晶β钛合金的挤压变形加工模具及工艺 | |
CN102784877B (zh) | 不锈钢铆螺母产品的镦制工艺 | |
CN103862228A (zh) | 一种铝基复合材料大型薄壁壳体的制备加工方法 | |
CN103966535A (zh) | 一种高损伤容限型钛合金TC4-DT的一种β相区近等温锻造 | |
CN102581188B (zh) | 一种tc4-dt钛合金大规格厚板锻件加工方法 | |
CN106269971B (zh) | 一种多向压缩扭转复合挤压制备微纳米铜的方法 | |
CN101486045B (zh) | 中频感应加热式热双辊可逆轧机及轧制方法 | |
CN105483586A (zh) | 一种提高tc18钛合金组织性能的锻造方法 | |
CN101912891B (zh) | 镁合金连续挤压变形方法 | |
CN104451490A (zh) | 一种利用α″斜方马氏体微结构制备超细晶钛合金的方法 | |
CN103894435A (zh) | 制备超细晶粒镁合金的往复挤压装置及其加工方法 | |
CN102828066A (zh) | 功能连续梯度TiNi形状记忆合金的制备方法 | |
CN106191404B (zh) | 一种高强度高塑性twip钢的制备方法 | |
CN103639220A (zh) | 一种镍合金管坯的挤压成型方法 | |
CN107127282A (zh) | 一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法 | |
Debin et al. | Experimental study on process of cold-power spinning of Ti–15–3 alloy | |
CN206334978U (zh) | 钛合金细长棒材等温挤压模具 | |
CN104152730B (zh) | 一种具有超塑性的镍锰镓合金的制备方法 | |
CN103556094A (zh) | 利用精锻机锻造生产tc4钛合金棒材的方法 | |
CN106903248A (zh) | 锻造方法 | |
CN105970130B (zh) | 一种交替反挤压制备细晶镁合金的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170531 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |