[发明专利]一种钽合金材料梯次增量变形均匀细晶化制备方法

说明书

本发明提供一种钽合金材料梯次增量变形均匀细晶化制备方法，通过梯次增量变形均匀化与再结晶组织细晶化方法，解决常规镦粗+拔长工艺有变形死区缺陷导致的混晶组织，提高组织均匀性、性能一致性，获得细晶均匀钽合金材料。

技术领域

本发明属于金属塑性成形技术领域，具体地说是一种钽合金材料梯次增量变形均匀细晶化制备方法。

背景技术

国内钽、钽钨合金材料还未大规模商业化应用，其应用的限制性环节有三方面：一是钽/钽钨材性能不稳定；二是钽构件关键制造技术还未突破；三是钽材成本高。

美国、德国等对华军事技术的封锁，尤其是涉及关键构件材料与核心制造技术，能查阅到的有价值的资料很少。根据大量文献资料分析表明，钽及钽合金构件的制备过程：首先采用电子束熔炼工艺制备钽、钽钨合金锭坯；然后再应用镦拔、轧制等工艺制备棒材、板材，消除电子束熔炼形成的粗大凝固组织；最后通过冲压、旋压、摆碾、冷挤压等成形工艺制备，如德克萨斯大学的Romero等人对Ta、Mo材料塑性成形锥形壳体研究后认为，采用强烈旋压成形技术可以获得具有微米晶组织的锥形壳体，X光照相表明，是因为组织不均匀、对称性差(参见Romero L A.The instability of rapidly stretching plasticjet[J]，J.Appl.Phys.，1999，65，3006-3016)；北京有色金属研究总院的彭海健等人采用摆碾成形+数控车削加工方法，制造Ta-W合金薄壁回转体零件，金属流线完整、呈放射状，使薄壁回转体零件周向的性能基本相同，平均晶粒尺寸50μm(细晶10μm，粗晶约120μm，且表面粗糙度Ra(3.2～6.4)μm，尺寸偏差0.12mm～0.35mm，加工刀具磨损严重(参见彭海健.钽合金零件的摆辗成形工艺[J]，稀有金属，2009，8，597-600)。

为了进一步提高钽合金构件的综合使用性能，从材料组织均匀性、性能一致性与侵彻威力之间的关联性出发，要求钽合金材料具有较好的各向同性、晶粒细小均匀、延展性好。现有技术以常规挤压或锻造、换向轧制、等通道挤压方法为主，该工艺存在以下不足：一是晶粒尺寸不均匀，在变形弱区存在大尺寸晶粒；二是板材的各向异性较强；三是材料的收得率低、性能一致性差；四是等通道挤压坯料织构较强、且对称性不好。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种钽合金材料梯次增量变形均匀细晶化制备方法，通过梯次增量变形均匀化+再结晶组织细晶化方法，解决常规镦粗+拔长工艺(图1)有变形死区缺陷导致的混晶组织，提高组织均匀性、性能一致性，获得细晶均匀钽合金材料。

本发明的目的是这样实现的：

一种钽合金材料梯次增量变形均匀细晶化制备方法，其主要特征在于，它具体包括以下步骤：

(1)采用电子束熔炼工艺制备的钽合金锭坯，去除料头、料尾，并车削外表皮；

(2)将步骤(1)得到的钽合金坯料进行第1次高度方向变形，上模、下模与坯料接触三分之一，并进行清理检查，待用；

(3)将步骤(2)得到的钽合金坯料进行第2次高度方向变形，上模、下模与坯料接触三分之二，并进行清理检查，待用；

(4)将步骤(3)得到的钽合金坯料进行第3次高度方向变形，上模、下模与坯料接触剩余的三分之一，并进行清理检查，待用；

(5)将步骤(4)得到的钽合金坯料进行第1次宽度方向变形，上模、下模与坯料接触三分之一，并进行清理检查，待用；

(6)将步骤(5)得到的钽合金坯料进行第2次宽度方向变形，上模、下模与坯料接触三分之二，并进行清理检查，待用；

(7)将步骤(6)得到的钽合金坯料进行第3次宽度方向变形，上模、下模与坯料接触剩余三分之一，并进行清理检查，待用；