所屬領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度鈦合金棒線材的制備方法，屬于鈦合金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鈦合金因具有比強(qiáng)度高、耐蝕、耐熱性強(qiáng)等許多優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。隨著鈦合金應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，對(duì)高強(qiáng)度鈦合金的需求和要求不斷提高。目前，研究者通常采用的提高鈦合金強(qiáng)度的方法包括以下幾種。采用合金化方法，添加mo、cr、v、ta、mn、fe、al等元素，并調(diào)整元素含量配比，可提高鈦合金強(qiáng)度，但成分改變不僅增加材料生產(chǎn)成本，同時(shí)使工藝難度增大。采用多重退火、淬火及時(shí)效處理等熱處理工藝，可調(diào)控鈦及鈦合金組織狀態(tài)，改變組織中不同物相的含量、形態(tài)、尺寸、分布等，進(jìn)而影響材料強(qiáng)度，這一方法多是對(duì)材料成品進(jìn)行離線后處理，生產(chǎn)工藝流程延長(zhǎng)。采用冷變形加工，利用加工硬化，提高鈦合金強(qiáng)度，但由于鈦鈦合金室溫塑性較差，材料容易斷裂，廢品率高。對(duì)鈦及鈦合金進(jìn)行高溫形變，利用回復(fù)再結(jié)晶現(xiàn)象，細(xì)化材料晶粒度，可提高鈦合金綜合性能，這一方法對(duì)材料塑性提升效果較明顯，對(duì)強(qiáng)度提升效果不夠理想，無(wú)法滿足高強(qiáng)度鈦合金要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度鈦合金棒線材的制備方法，以解決傳統(tǒng)工藝方法生產(chǎn)的鈦合金強(qiáng)度不足的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種高強(qiáng)度鈦合金棒線材的制備方法，包括以下步驟：

(1)高溫?zé)彳垼簩?duì)鈦合金棒線材在不高于β轉(zhuǎn)變溫度tβ下進(jìn)行高溫?zé)彳垼?/p>

(2)溫拉變形：對(duì)鈦合金棒線材進(jìn)行溫拉變形；

(3)穩(wěn)定化預(yù)處理：對(duì)溫拉變形后的鈦合金棒線材預(yù)先熱處理；

(4)退火處理：對(duì)鈦合金棒線材進(jìn)行退火處理。

優(yōu)選的，步驟(1)中，熱軋溫度控制在β轉(zhuǎn)變溫度tβ以下15℃溫度區(qū)間，即tβ-15℃～tβ；高溫?zé)彳垥r(shí)的應(yīng)變速率控制在3s^-1以內(nèi)。

優(yōu)選的，步驟(2)中，溫拉變形溫度控制在500℃～600℃；應(yīng)變量不低于1；溫拉應(yīng)變速率控制在0.1s^-1以內(nèi)。

優(yōu)選的，步驟(3)中，預(yù)先熱處理時(shí)的溫度控制在250℃～380℃；時(shí)間控制在2h～4h。

優(yōu)選的，步驟(4)中，退火加熱溫度控制在520℃～680℃；退火加熱時(shí)間控制在2h～6h。

有益效果：本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度鈦合金棒線材的制備方法，利用鈦合金在線形變熱處理強(qiáng)化技術(shù)，控制鈦合金內(nèi)部晶粒形態(tài)和組織狀態(tài)。利用高溫?zé)彳?，通過(guò)控制高溫變形工藝參數(shù)，產(chǎn)生形變誘導(dǎo)/增強(qiáng)β相變效應(yīng)，顯著細(xì)化鈦合金晶粒度。利用溫拉變形，通過(guò)控制變形工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)晶粒定向有序化排列，并利用穩(wěn)定化預(yù)處理，使晶粒定向排列穩(wěn)定存在。采用本發(fā)明提供的方法，可實(shí)現(xiàn)鈦合金組織細(xì)化，顯著提高鈦合金強(qiáng)度，解決了傳統(tǒng)工藝方法生產(chǎn)的鈦合金難以滿足特殊場(chǎng)合對(duì)高強(qiáng)塑性要求的問(wèn)題。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

(1)tc4鈦合金名義β轉(zhuǎn)變溫度約990℃左右，對(duì)tc4鈦合金棒線材在980℃左右進(jìn)行高溫變形，應(yīng)變速率2s^-1左右；

(2)對(duì)tc4鈦合金棒線材在550℃左右進(jìn)行溫拉變形，應(yīng)變量為1.2左右，應(yīng)變速率為0.001s^-1左右；

(3)對(duì)形變后的tc4鈦合金棒線材在300℃進(jìn)行預(yù)先熱處理4h；

(4)對(duì)tc4鈦合金棒線材在650℃左右進(jìn)行退火處理，退火加熱時(shí)間3h。

采用上述步驟生產(chǎn)的tc4鈦合金屈服強(qiáng)度達(dá)到980mpa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1051mpa。

實(shí)施例2：

(1)對(duì)tc4鈦合金棒線材在975℃左右進(jìn)行高溫變形，應(yīng)變速率0.1s^-1左右；

(2)對(duì)tc4鈦合金棒線材在520℃左右進(jìn)行溫拉變形，應(yīng)變量為1.4左右，應(yīng)變速率為0.0001s^-1左右；

(3)對(duì)形變后的tc4鈦合金棒線材在350℃進(jìn)行預(yù)先熱處理2h；

(4)對(duì)tc4鈦合金棒線材在620℃左右進(jìn)行退火處理，退火加熱時(shí)間4h。

采用上述步驟生產(chǎn)的tc4鈦合金屈服強(qiáng)度達(dá)到995mpa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1072mpa。

實(shí)施例3：

(1)對(duì)tc4鈦合金棒線材在985℃左右進(jìn)行高溫變形，應(yīng)變速率0.05s^-1左右；

(2)對(duì)tc4鈦合金棒線材在580℃左右進(jìn)行溫拉變形，應(yīng)變量為1.7左右，應(yīng)變速率為0.01s^-1左右；

(3)對(duì)形變后的tc4鈦合金棒線材在260℃進(jìn)行預(yù)先熱處理4h；

(4)對(duì)tc4鈦合金棒線材在560℃左右進(jìn)行退火處理，退火加熱時(shí)間6h。

采用上述步驟生產(chǎn)的tc4鈦合金屈服強(qiáng)度達(dá)到1022mpa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1096mpa。

實(shí)施例4：

(1)tc3鈦合金名義β轉(zhuǎn)變溫度約965℃左右，對(duì)tc3鈦合金棒線材在955℃左右進(jìn)行變形，應(yīng)變速率為0.1s^-1；

(2)對(duì)tc3鈦合金棒線材在520℃左右進(jìn)行溫拉變形，應(yīng)變量為1.5左右，應(yīng)變速率為0.001s^-1左右；

(3)對(duì)形變后的tc3鈦合金棒線材在340℃進(jìn)行預(yù)先熱處理3h；

(4)對(duì)tc3鈦合金棒線材在550℃左右進(jìn)行退火處理，退火加熱時(shí)間6h。

采用上述步驟生產(chǎn)的tc3鈦合金屈服強(qiáng)度達(dá)到770mpa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到866mpa。

實(shí)施例5：

(1)對(duì)tc3鈦合金棒線材在960℃左右進(jìn)行變形，應(yīng)變速率為1s^-1；

(2)對(duì)tc3鈦合金棒線材在520℃左右進(jìn)行溫拉變形，應(yīng)變量為1.3左右，應(yīng)變速率為0.01s^-1左右；

(3)對(duì)形變后的tc3鈦合金棒線材在380℃進(jìn)行預(yù)先熱處理2h；

(4)對(duì)tc3鈦合金棒線材在580℃左右進(jìn)行退火處理，退火加熱時(shí)間5h。

采用上述步驟生產(chǎn)的tc3鈦合金屈服強(qiáng)度達(dá)到758mpa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到859mpa。

實(shí)施例6：

(1)tc6鈦合金名義β轉(zhuǎn)變溫度約970℃左右，對(duì)tc6鈦合金棒線材在960℃左右進(jìn)行變形，應(yīng)變速率為0.5s^-1；

(2)對(duì)tc6鈦合金棒線材在540℃左右進(jìn)行溫拉變形，應(yīng)變量為1.3左右，應(yīng)變速率為0.005s^-1左右；

(3)對(duì)形變后的tc6鈦合金棒線材在300℃進(jìn)行預(yù)先熱處理3h；

(4)對(duì)tc6鈦合金棒線材在680℃左右進(jìn)行退火處理，退火加熱時(shí)間2h。

采用上述步驟生產(chǎn)的tc6鈦合金屈服強(qiáng)度達(dá)到915mpa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1072mpa。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。