[发明专利]废弃钛合金切屑连续反复高压扭转变形循环再制造方法

说明书

本发明涉及金属材料加工技术领域，本发明的技术方案为：用于废弃钛合金切屑固化处理的连续反复高压扭转变形循环再制造方法，包括如下步骤：S1、钛合金切屑的回收预处理；S2、钛合金切屑包套封装；S3、连续反复高压扭转变形固化；S4、退火预处理。本发明将连续反复高压扭转变形技术用于循环再制造废弃钛合金切屑，成功地将该技术应用于回收、处理废弃钛合金切屑，是一种新的钛资源固态循环与再制造方法，能够高效、清洁地将废弃钛切屑转变为块体超细晶高强度钛合金带材。

技术领域

本发明涉及金属材料加工技术领域，尤其涉及到一种用于废弃钛合金切屑固化处理的连续反复高压扭转变形循环再制造方法。

背景技术

废弃金属切屑循环处理最常用的技术是重熔与铸造。然而，高温熔铸能耗大、污染重，效率低，且铸造组织晶粒粗大，力学性能较差。为避免高温熔铸，可采用固相回收方式。但是，钛合金(Ti-6Al-4V)是易于氧化的活泼金属，其切屑表面氧化物以TiO2形式存在，TiO2质地坚韧，它经过多道次等通道转角挤压固化处理后，虽然能够在一定程度上被破碎，仍然存在很多尺寸较大且连续分布的氧化物，这些氧化物形成钛合金微观组织中的冶金缺陷，削弱再生材料的机械性能。

等通道转角挤压的加工温度一般接近钛合金的再结晶温度范围，故这种加工方法存在细化能力的极限，即当动态再结晶与应变细化效应达到平衡时，则难以使微观组织进一步细化至纳米级。与此同时，等通道转角挤压单道次加工产生的应变大小有限，为了累计应变，须多道次反复挤压，故这种变形技术的应变累积率和加工效率有待提高，以上技术问题尚未很好地解决。

传统的间隙(断)性高压扭转变形技术具有两大局限性：

一、它是间隙式的，缺乏连续性，即一次只能对一个试样进行高压扭转变形加工，若要加工新的试样，必须停止加工进程，打开模具，取出旧的试样，然后放置新的试样到模具中，再开始新试样的变形加工，耗费生产时间，劳动生产率较低；

二、它加工的试样的形状只能是圆盘形，无法加工出工程实际中经常使用的在长度方向上具有很长尺寸的块体再生带材。

因此，我们有必要对这样一种情况进行改善，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是基于固相再制造的理念，研发一种针对高冶炼成本的钛合金资源的环境友好型连续反复高压扭转循环再制造技术，以克服现有技术存在的上述缺点，提高加工效率，制备出全致密化的大尺寸块体钛合金带材，实现废弃钛合金切屑的高效、清洁回收再利用，从而提出一种废弃钛合金切屑连续反复高压扭转变形循环再制造方法。

本发明的上述技术目的是用过以下技术方案实现的：

废弃钛合金切屑连续反复高压扭转变形循环再制造方法，包括如下步骤：

S1、钛合金切屑的回收预处理：采用乙醇对钛合金切屑原材料进行清洗；

S2、钛合金切屑包套封装：将通过步骤S1所获得的钛合金切屑用2级商业纯钛(ASTM Grade 2)所制成的薄板予以封装，从而制得带材生坯；

S3、连续反复高压扭转变形固化：将通过步骤S2所获得的带材生坯喂送入连续反复高压扭转固化装置的模具中，所述模具为钢制的圆盘形模具，所述装置包括可旋转的下砧座和上砧座，在所述下砧座处具有挤压沟槽，以便于实施高压扭转变形，所述下砧座由转轴带动旋转并提供扭矩，所述上砧座可进行上下移动，将喂送入模具的带材生坯置入上砧座和下砧座之间，并且通过液压系统向上砧座施加一个轴向的超高压强(5GPa)，并由下砧座旋转五次以提供强烈的径向剪切应变，从而得到再生合金带材；

S4、退火预处理：将固化后的再生合金带材放入真空热处理炉，加热至720-740摄氏度，保温2小时，空冷至室温。