JP6734890B2 - チタン合金を処理するための方法 - Google Patents
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Description
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7℃)であってもよい。約1720°F(940℃)のβトランザス温度(Tβ)を有するTi−6−2−4−6合金に適用される図2に示される非限定的な方法の実施形態では、ワークピース鍛造温度範囲は、1020°F(548.9℃)〜1620°F(882.2℃)であってもよく、または別の実施形態では、1095°F(590.6℃)〜1420°F(771.1℃)であってもよい。また別の非限定的な実施形態では、図2に示される実施形態を、「Ti−4Al−2.5V」合金と称されることもあり、約1780°F(971.1℃)のβトランザス温度(Tβ)を有するATI 425(登録商標)合金(UNS R54250)に適用するとき、ワークピース鍛造温度範囲は、1080°F(582.2℃)〜1680°F(915.6℃)であってもよく、または別の実施形態では、1155°F(623.9℃)〜1480°F(804.4℃)であってもよい。また別の非限定的な実施形態では、図2の本開示の実施形態を、「Ti−6−6−2」合金と称されることもあり、約1735°F(946.1℃)のβトランザス温度(Tβ)を有するTi−6Al−6V−2Sn合金(UNS 56620)に適用するとき、ワークピース鍛造温度範囲は、1035°F(527.2℃)〜1635°F(890.6℃)であってもよく、または別の実施形態では、1115°F(601.7℃)〜1435°F(779.4℃)であってもよい。本開示は、高ひずみ速度多軸鍛造およびその派生物、例えば、‘538出願に開示されるMUD方法等の、Ti−6−4合金よりも低い有効なα析出および成長速度を有するチタン合金への適用を含む。
等式1:ひずみ=−ln(スペーサ高さ/開始高さ)
全ひずみを算出するための一般式は、等式2によって提供される:
[発明の態様]
[1]チタン合金を含むワークピースの粒径を微細化する方法であって、
前記ワークピースをβ焼鈍することと、
前記β焼鈍されたワークピースを、前記チタン合金のβトランザス温度未満の温度まで冷却することと、
前記ワークピースを多軸鍛造することを含み、前記多軸鍛造することは、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの第1の直交軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの第2の直交軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの第3の直交軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することと、
少なくとも1.0の全ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで、前記プレス鍛造ステップのうちの少なくとも1つを繰り返すことと、を含む、前記方法。
[2]前記プレス鍛造ステップのうちの少なくとも1つは、少なくとも1.0〜最大3.5未満の範囲内の全ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで繰り返される、[1]の方法。
[3]プレス鍛造中に使用されるひずみ速度は、0.2秒−1〜0.8秒−1の範囲内である、[1]の方法。
[4]前記ワークピースは、α+βチタン合金および準安定βチタン合金のうちの1つを含む、[1]の方法。
[5]前記ワークピースは、α+βチタン合金を含む、[1]の方法。
[6]前記チタン合金は、α相析出および成長速度を減少させるのに有効な粒ピンニング合金化添加物およびβ安定化内容物のうちの少なくとも1つを含む、[4]または[5]の方法。
[7]前記ワークピースは、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo合金(UNS R56260)、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo−0.08Si合金(UNS R54620)、Ti−4Al−2.5V合金(UNS R54250)、Ti−6Al−7Nb合金(UNS R56700)、およびTi−6Al−6V−2Sn合金(UNS R56620)から選択されるチタン合金を含む、[1]の方法。
[8]前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースを周囲温度まで冷却することを含む、[1]の方法。
[9]前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースを前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却することを含む、[1]の方法。
[10]前記ワークピースをβ焼鈍することは、前記ワークピースを、前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大300°F(111℃)上回る温度の範囲内のβ焼鈍温度で加熱することを含む、[1]の方法。
[11]前記ワークピースをβ焼鈍することは、前記ワークピースを、5分〜24時間の範囲内の時間、β焼鈍温度で加熱することを含む、[1]の方法。
[12]前記β焼鈍されたワークピースを冷却する前に、前記ワークピースを、前記チタン合金のβ相領域において塑性変形温度で塑性変形させることをさらに含む、[1]の方法。
[13]前記ワークピースを前記チタン合金の前記β相領域において塑性変形温度で塑性変形させることは、前記ワークピースを延伸すること、据え込み鍛造すること、および高ひずみ速度で多軸鍛造することのうちの少なくとも1つを含む、[12]の方法。
[14]前記塑性変形温度は、前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大300°F(111℃)上回る温度の範囲内である、[12]の方法。
[15]前記ワークピースを塑性変形させることは、高ひずみ速度で多軸鍛造することを含み、前記ワークピースを冷却することは、前記ワークピースが前記チタン合金のα+β相領域において前記ワークピース鍛造温度まで冷却するときに、前記ワークピースを高ひずみ速度で多軸鍛造することを含む、[12]の方法。
[16]前記ワークピースを塑性変形させることは、前記ワークピースを、0.1〜0.5の範囲内のβ据え込みひずみに据え込み鍛造することを含む、[12]の方法。
[17]前記ワークピース鍛造温度は、前記チタン合金の前記βトランザス温度を100°F(55.6℃)下回る温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を700°F(388.9℃)下回る温度の範囲内である、[1]の方法。
[18]逐次の複数回のプレス鍛造の間に、前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域を、前記ワークピース鍛造温度範囲内の前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却させ、前記ワークピースの外側表面を、前記ワークピース鍛造温度範囲内の前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱する、中間連続プレス鍛造ステップをさらに含む、[1]の方法。
[19]前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域は、5秒〜120秒の範囲内の内部領域冷却時間、冷却される、[18]の方法。
[20]前記ワークピースの前記外側表面を加熱することは、火炎加熱、箱形炉加熱、誘導加熱、および放射加熱のうちの1つ以上を用いて加熱することを含む、[18]の方法。
[21]前記ワークピースをプレス鍛造するために使用される鍛造炉のダイは、前記ワークピース鍛造温度〜前記ワークピース鍛造温度を100°F(55.6℃)下回る温度の範囲内の温度まで加熱される、[18]の方法。
[22]少なくとも1.0の全ひずみが達成された後、前記ワークピースは、4μm以下の範囲内の平均α粒子粒径を有する、[1]の方法。
[23]少なくとも1.0の全ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで、前記プレス鍛造ステップのうちの少なくとも1つを繰り返すことは、前記ワークピースを第2のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することを含み、前記第2のワークピース鍛造温度は、前記ワークピースの前記チタン合金のα−β相領域内であり、前記第2のワークピース鍛造温度は、前記ワークピース鍛造温度よりも低い、[1]の方法。
[24]チタン合金を含むワークピースの粒径を微細化する方法であって、
前記ワークピースをβ焼鈍することと、
前記β焼鈍されたワークピースを、前記チタン合金のβトランザス温度未満の温度まで冷却することと、
前記ワークピースを多軸鍛造することを含み、前記多軸鍛造することは、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの第1の直交A軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度で主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの第2の直交B軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で第1の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの第3の直交C軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの前記第2の直交B軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記第3の直交C軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記第1の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記第1の直交A軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの前記第3の直交C軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記主要圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記第1の直交A軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記第1の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記第2の直交B軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記第2の荒打ち圧下スペーサ高さにプレス鍛造することと、
少なくとも1.0の全ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで、先行するプレス鍛造ステップのうちの少なくとも1つを繰り返すことと、を含む、前記方法。
[25]前記プレス鍛造ステップのうちの少なくとも1つは、少なくとも1.0〜最大3.5未満の全ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで繰り返される、[24]の方法。
[26]プレス鍛造中に使用されるひずみ速度は、0.2秒−1〜0.8秒−1の範囲内である、[24]の方法。
[27]前記ワークピースは、α+βチタン合金および準安定βチタン合金のうちの1つを含む、[24]の方法。
[28]前記ワークピースは、α+βチタン合金を含む、[24]の方法。
[29]前記チタン合金は、α相析出およびα相成長速度を減少させる粒ピンニング合金化添加物およびβ安定化内容物のうちの少なくとも1つを含む、[27]または[28]の方法。
[30]前記ワークピースは、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo合金(UNS R56260)、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo−0.08Si合金(UNS R54620)、Ti−4Al−2.5V合金(UNS R54250)、Ti−6Al−7Nb合金(UNS R56700)、およびTi−6Al−6V−2Sn合金(UNS R56620)から選択されるチタン合金を含む、[24]の方法。
[31]前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースを周囲温度まで冷却することを含む、[24]の方法。
[32]前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースを前記ワークピース鍛造温度まで冷却することを含む、[24]の方法。
[33]前記ワークピースをβ焼鈍することは、前記ワークピースを、前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大300°F(111℃)上回る温度の範囲内のβ焼鈍温度で加熱することを含む、[24]の方法。
[34]前記ワークピースをβ焼鈍することは、前記ワークピースを、5分〜24時間の範囲内の時間、β焼鈍温度で加熱することを含む、[24]の方法。
[35]前記β焼鈍されたワークピースを、前記チタン合金の前記βトランザス温度未満の温度まで冷却する前に、前記ワークピースを、前記チタン合金のβ相領域において塑性変形温度で塑性変形させることをさらに含む、[24]の方法。
[36]前記ワークピースを前記チタン合金の前記β相領域において塑性変形温度で塑性変形させることは、前記ワークピースを、延伸すること、据え込み鍛造すること、および高ひずみ速度で多軸鍛造することのうちの少なくとも1つを含む、[35]の方法。
[37]前記塑性変形温度は、前記ワークピースの前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記ワークピースの前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大300°F(111℃)上回る温度の範囲内である、[35]の方法。
[38]前記ワークピースを塑性変形させることは、高ひずみ速度で多軸鍛造することを含み、前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースが、前記チタン合金の前記α+β相領域において前記ワークピース鍛造温度まで冷却するときに、前記ワークピースを高ひずみ速度で多軸鍛造することを含む、[35]の方法。
[39]前記ワークピースを塑性変形させることは、前記ワークピースを、0.1〜0.5の範囲内のβ据え込みひずみに据え込み鍛造することを含む、[35]の方法。
[40]前記ワークピース鍛造温度は、前記チタン合金の前記βトランザス温度を100°F(55.6℃)下回る温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を700°F(388C)下回る温度の範囲内である、[24]の方法。
[41]逐次の複数回のプレス鍛造の間において、前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域は、前記ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却され、前記ワークピースの外側表面領域は、前記ワークピース鍛造温度内の前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱される、[24]の方法。
[42]前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域は、5秒〜120秒の範囲内の時間、冷却される、[41]の方法。
[43]前記ワークピースの前記外側表面を加熱することは、火炎加熱、箱形炉加熱、誘導加熱、および放射加熱のうちの1つ以上を用いて加熱することを含む、[41]の方法。
[44]前記ワークピースをプレス鍛造するために使用される鍛造炉のダイは、前記ワークピース鍛造温度〜前記ワークピース鍛造温度を100°F(55.6℃)下回る温度の範囲内の温度まで加熱される、[41]の方法。
[45]少なくとも1.0の全ひずみが達成された後、前記ワークピースは、4μm以下の平均α粒子粒径を有する、[24]の方法。
[46]少なくとも1.0の全ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで、前記プレス鍛造ステップのうちの少なくとも1つを繰り返すことは、前記ワークピースを第2のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することを含み、前記第2のワークピース鍛造温度は、前記チタン合金ワークピースのα−β相領域内であり、前記第2のワークピース鍛造温度は、前記ワークピース鍛造温度よりも低い、[24]の方法。
Claims (52)
- チタンまたはチタン合金からなるワークピースを処理する方法であって、
前記ワークピースをβ焼鈍すること、
前記チタン合金のβトランザス温度未満の温度まで、前記β焼鈍されたワークピースを冷却すること、および
複数の軸に沿って前記ワークピースを鍛造すること、を含み、複数の軸に沿って前記ワークピースを前記鍛造することは、
前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するひずみ速度で、前記ワークピースの第1の軸に沿って、鍛造温度範囲内で、前記ワークピースをプレス鍛造すること、
前記ワークピースの前記内部領域を断熱的に加熱するひずみ速度で、前記ワークピースの第2の軸に沿って、前記鍛造温度範囲内で、前記ワークピースをプレス鍛造すること、
前記ワークピースの前記内部領域を断熱的に加熱するひずみ速度で、前記ワークピースの第3の軸に沿って、前記鍛造温度範囲内で、前記ワークピースをプレス鍛造すること、
ここで、前記第1の軸、前記第2の軸、および前記第3の軸は、同一でも平行でもない、および、
前記プレス鍛造することのうち少なくとも一つを繰り返すこと、を含み、
複数の軸に沿って前記ワークピースを前記鍛造することが、前記ワークピースにおいて少なくとも1.0で3.5未満の全真ひずみをもたらす、方法。 - 複数の軸に沿って前記ワークピースを前記鍛造することにおいて使用されるひずみ速度は、0.2秒−1〜0.8秒−1の範囲内である、請求項1に記載の方法。
- 前記ワークピースが、α+βチタン合金および準安定βチタン合金のうちの1つを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ワークピースが、α+βチタン合金を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記チタン合金が、α相析出および成長速度を減少させるのに有効な粒ピンニング合金化添加物およびβ安定化内容物のうちの少なくとも1つを含む、請求項3または4に記載の方法。
- 前記ワークピースが、UNS R56260、UNS R54620、UNS R54250、UNS R56700、およびUNS R56620から選択されるチタン合金を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記β焼鈍されたワークピースを冷却することが、室温まで前記ワークピースを冷却することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記β焼鈍されたワークピースを冷却することが、前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで前記ワークピースを冷却することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ワークピースをβ焼鈍することが、前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大166.7℃上回る温度の範囲内のβ焼鈍温度で前記ワークピースを加熱することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ワークピースをβ焼鈍することが、5分〜24時間の範囲内の時間の間、前記ワークピースを加熱することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記β焼鈍されたワークピースを冷却する前に、前記チタン合金のβ相領域内の温度で前記ワークピースを塑性変形することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ワークピースを塑性変形することが、前記ワークピースを延伸すること、据込み鍛造すること、および高ひずみ速度で多軸鍛造することのうちの少なくとも1つ含む、請求項11に記載の方法。
- 前記ワークピースを塑性変形することが、前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大166.7℃上回る範囲内の温度で前記ワークピースを変形することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記ワークピースを塑性変形することが、前記ワークピースを高ひずみ速度で多軸鍛造することを含み、前記ワークピースを冷却することが、前記チタン合金のα+β相領域内の温度まで前記ワークピースを冷却するときに、前記ワークピースを高ひずみ速度で多軸鍛造することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記ワークピースを塑性変形することが、0.1〜0.5の範囲内のひずみに前記ワークピースを据込み鍛造することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記ワークピースが前記チタン合金の前記βトランザス温度を55.6℃下回る温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を388.9℃下回る温度の範囲内の温度にある間に前記プレス鍛造が実施される、請求項1に記載の方法。
- 逐次の複数回のプレス鍛造の間に、前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域が、次のプレス鍛造が実施される温度まで冷却されることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 逐次の複数回のプレス鍛造の間に、前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域が、次のプレス鍛造が実施される前に、5秒〜120秒の範囲内の時間の間冷却される、請求項17に記載の方法。
- 前記ワークピースをプレス鍛造するために使用される鍛造炉のダイが、前記ワークピースがプレス鍛造される前記ワークピースの温度を55.6℃以上下回る温度まで加熱される、請求項17に記載の方法。
- 少なくとも1.0の全真ひずみが達成された後、前記ワークピースが、4μm以下の範囲内の平均α粒子粒径を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記チタン合金は、UNS R54620であり、前記鍛造温度範囲は、604.4℃〜826.7℃である、請求項1に記載の方法。
- 前記チタン合金は、UNS R56260であり、前記鍛造温度範囲は、548.9℃〜882.2℃である、請求項1に記載の方法。
- 前記チタン合金は、UNS R54250であり、前記鍛造温度範囲は、582.2℃〜915.6℃である、請求項1に記載の方法。
- 前記チタン合金は、UNS R56620であり、前記鍛造温度範囲は、527.2℃〜890.6℃である、請求項1に記載の方法。
- 各プレス鍛造において、前記鍛造のひずみ速度が、55.6℃〜166.7℃だけ前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱する、請求項1に記載の方法。
- 前記チタン合金は、UNS R54620であり、
前記鍛造温度範囲は、604.4℃〜826.7℃であり、および
各プレス鍛造は、55.6℃〜166.7℃だけ前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するひずみ速度においてである、
請求項1に記載の方法。 - 逐次の複数回のプレス鍛造の間に、前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域が、次のプレス鍛造が実施される前に、5秒〜120秒の範囲内の時間の間冷却される、請求項26に記載の方法。
- 前記チタン合金は、UNS R56260であり、
前記鍛造温度範囲は、548.9℃〜882.2℃であり、および
各プレス鍛造は、55.6℃〜166.7℃だけ前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するひずみ速度においてである、
請求項1に記載の方法。 - 逐次の複数回のプレス鍛造の間に、前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域が、次のプレス鍛造が実施される前に、5秒〜120秒の範囲内の時間の間冷却される、請求項28に記載の方法。
- 前記チタン合金は、UNS R54250であり、
前記鍛造温度範囲は、582.2℃〜915.6℃であり、および
各プレス鍛造は、55.6℃〜166.7℃だけ前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するひずみ速度においてである、
請求項1に記載の方法。 - 逐次の複数回のプレス鍛造の間に、前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域が、次のプレス鍛造が実施される前に、5秒〜120秒の範囲内の時間の間冷却される、請求項30に記載の方法。
- 前記チタン合金は、UNS R56620であり、
前記鍛造温度範囲は、527.2℃〜890.6℃であり、および
各プレス鍛造は、55.6℃〜166.7℃だけ前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するひずみ速度においてである、
請求項1に記載の方法。 - 逐次の複数回のプレス鍛造の間に、前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域が、次のプレス鍛造が実施される前に、5秒〜120秒の範囲内の時間の間冷却される、請求項32に記載の方法。
- チタンまたはチタン合金からなるワークピースにおいて粒径を微細化する方法であって、
前記金属材料のα+β相領域内のワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度まで、開始断面寸法を備える前記ワークピースを加熱すること、
前記ワークピース鍛造温度範囲内で前記ワークピースを据込み鍛造すること、および
前記ワークピース鍛造温度範囲内で前記ワークピースを多パス延伸鍛造すること、を含み、
多パス延伸鍛造することが、回転方向に前記ワークピースの全体を増分的に回転し、その後、各増分的回転後に前記ワークピースを延伸鍛造することを含み、
増分的に回転することと延伸鍛造することが、前記ワークピースにおいて少なくとも3.5の真ひずみが達成されるまで繰り返され、そして、
前記ワークピースが、前記多パス延伸鍛造中に加熱されない、方法。 - 据込み鍛造および延伸鍛造において使用されるひずみ速度は、0.001秒−1〜0.02秒−1の範囲である、請求項34に記載の方法。
- 前記ワークピースが、円筒状ワークピース含み、増分的に回転することと延伸鍛造することが、前記円筒状ワークピースが360°回転されるまで、前記円筒状ワークピースの全体を15°増分で回転し、その後、各回転後に延伸鍛造することをさらに含む、請求項34に記載の方法。
- 前記ワークピースが、正八角形ワークピースを含み、増分的に回転することと延伸鍛造することが、前記正八角形ワークピースが360°回転されるまで、前記正八角形ワークピースの全体を45°増分で回転し、その後、各回転後に延伸鍛造することをさらに含む、請求項34に記載の方法。
- 前記ワークピースが、αチタン合金、α+βチタン合金、準安定βチタン合金、およびβチタン合金からなる群からから選択されるチタン合金を含む、請求項34に記載の方法。
- 前記ワークピースが、α+βチタン合金を含む、請求項34に記載の方法。
- 前記ワークピースが、ASTMグレード5、6、12、19、20、21、23、24、25、29、32、35、36、および38チタン合金のうちの一つを含む、請求項34に記載の方法。
- β均熱温度まで前記ワークピースを加熱すること、
前記ワークピースにおいて100%β相微細構造を形成するために十分なβ均熱時間の間、前記β均熱温度で前記ワークピースを保持すること、および
前記金属材料の前記α+β相領域内の前記ワークピース鍛造温度範囲内の前記ワークピース鍛造温度まで前記ワークピースを加熱する前に、室温まで前記ワークピースを冷却すること
をさらに含む、請求項34に記載の方法。 - 前記β均熱温度は、前記金属材料のβトランザス温度〜前記金属材料の前記βトランザス温度を最大166.7℃上回る温度の温度範囲内である、請求項41に記載の方法。
- 前記β均熱時間は、5分〜24時間である、請求項41に記載の方法。
- 室温まで前記ワークピースを冷却する前に、前記金属材料のβ相領域内の塑性変形温度で前記ワークピースを塑性変形することをさらに含む、請求項41に記載の方法。
- 前記ワークピースを塑性変形することが、前記ワークピースを延伸すること、据込み鍛造すること、および高ひずみ速度で多軸鍛造することのうちの少なくとも一つを含み、前記ワークピースを高ひずみ速度で多軸鍛造することが、0.2秒−1〜0.8秒−1のひずみ速度で多軸鍛造することを含む、請求項44に記載の方法。
- 前記塑性変形温度は、前記金属材料の前記βトランザス温度〜前記金属材料の前記βトランザス温度を最大166.7℃上回る温度の塑性変形温度範囲内である、請求項44に記載の方法。
- 前記ワークピースを塑性変形することが、複数の据込みおよび延伸鍛造をすることを含み、室温まで前記ワークピースを冷却することが、前記ワークピースを空冷することを含む、請求項44に記載の方法。
- 前記ワークピース鍛造温度範囲は、前記金属材料のβトランザス温度を55.6℃下回る温度〜前記金属材料の前記βトランザス温度を388.9℃下回る温度である、請求項34に記載の方法。
- 前記ワークピースにおいて少なくとも10の真ひずみが達成されるまで、前記加熱すること、据込み鍛造すること、および多パス延伸鍛造することを繰り返すことをさらに含む、請求項34に記載の方法。
- 前記方法の完了時、金属材料の微細構造が、4μm以下のα粒径を有する超微細粒径α粒子を含む、請求項49に記載の方法。
- 前記ワークピース鍛造温度範囲内で前記ワークピースを多パス延伸鍛造することに続いて、
前記金属材料の前記α+β相領域における第二のワークピース鍛造温度範囲内の温度まで前記ワークピースを冷却すること、
前記第二のワークピース鍛造温度範囲内で前記ワークピースを据込み鍛造すること、
前記第二のワークピース鍛造温度範囲内で前記ワークピースを多パス延伸鍛造すること、
ここで、多パス延伸鍛造することが、回転方向に前記ワークピースの前記全体を増分的に回転し、その後、各回転後に前記チタン合金ワークピースを延伸鍛造することを含み、且つ、
増分的に回転することと延伸鍛造することが、前記ワークピースが前記開始断面寸法を備えるまで繰り返される、および
前記ワークピースにおいて少なくとも10の真ひずみが達成されるまで、前記第二のワークピース鍛造温度範囲内で前記据込み鍛造することと前記多パス延伸鍛造することを繰り返すこと
をさらに含む、請求項34に記載の方法。 - 据込み鍛造および延伸鍛造において使用されるひずみ速度は、0.001秒−1〜0.02秒−1の範囲である、請求項51に記載の方法。
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