[发明专利]一种两相钛合金显微组织细化方法

说明书

本发明提出了一种两相钛合金显微组织细化方法，包括：首先，在相变点之上(10‑20)℃对坯料短时保温后快速冷却；然后，将坯料在相变点之下(50‑80)℃进行热(温)加工，加工后迅速冷却；获得组织细小、均匀的等轴α组织。本发明所述的方法简单易行、成本低，并能得到组织细小均匀的显微组织，而且不容易发生龟裂。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种细小等轴组织钛合金的制备工艺，尤其涉及一种两相钛合金微观组织细化方法。

背景技术

钛合金以其优异的性能，被广泛的应用在航天航空领域。为了更进一步挖掘钛合金的潜能，国内外学者对其进行了不懈的研究，其中组织细化是改善金属及合金的有效方法之一。目前细化钛合金的方法很多，例如：通过热氢处理、循环热处理、形变热处理都可以使钛合金晶粒细化到微米级别；Severe plastic deformation(SPD)和equal-channelangular pressing(ECAP)手段，均可使得Ti-6Al-4V组织细化到纳米级和亚微米级；I.P.Semenova研究发现Ti-6Al-4V在不损害塑性的前提下，抗拉强度可以达到1500MPa。SPD和ECAP是两种很有效的细化组织的工艺，但是他们对设备和工艺要求很高，并且也存在一些问题，如：晶化的材料因为金属间化合物的存在而使得材料非常的脆。

因此有必要提出一种既能有效细化晶粒，又操作简单、易控、对设备要求不高的钛合金细化工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种细化钛合金显微组织的方法，该方法简单易行，成本低，并能得到组织细小均匀的显微组织，有利于提高材料的强度、塑性、韧性、疲劳能力及耐腐蚀性能等，充分挖掘钛合金的潜能，扩大其应用范围。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

提供一种两相钛合金显微组织细化方法，首先，在相变点之上(10-20)℃对坯料短时保温后快速冷却；然后，将坯料在相变点之下(50-80)℃进行热(温)加工，加工后迅速冷却，获得组织细小、均匀的等轴α组织。并且，该变形组织通过去应力退火或固溶时效后，依然能获得细小，均匀地组织。

本发明优选的所述两相钛合金显微组织细化方法，具体包括以下步骤：

a.在相变点T_β之上(10-20)℃对坯料短时保温，保温时间t＝η₁×H₁，其中H₁为坯料厚度mm，加热系数η₁取0.4-0.7；然后对完成保温的坯料进行快速冷却；此步骤的保温可以确保α相刚好转化成β相，并且β晶粒刚好形成，未长大；快速冷却后可以得到细小均匀的晶内含有细针α相的等轴β晶粒；

b.在两相区相变点T_β之下(50-80)℃对步骤a冷却后的坯料保温，保温时间t＝η₂×H₂，其中H₂为坯料厚度mm，加热系数η₂取0.4-0.8，确保坯料热透，然后快速开始进行热加工，加工率>40％，一火次变形，第一道次加工率不小于50％；热加工后快速冷却得到细小均匀的组织。

本发明进一步优选的方案中，步骤a所述的短时保温温度在相变点T_β之上(10-15)℃；最优选相变点T_β之上10℃。

本发明进一步优选的方案中，步骤a所述的保温时间t＝η₁×H₁，其中H₁为坯料厚度mm，加热系数η₁取0.5-0.6。

本发明进一步优选的方案中，步骤a所述的快速冷却为水淬。

本发明进一步优选的方案中，步骤b所述的保温温度是在两相区相变点T_β之下50℃或80℃。