[发明专利]一种钛合金β相大尺寸单晶的制备方法

说明书

本发明一种钛合金β相大尺寸单晶的制备方法，属于有色金属制备技术领域。制备步骤包括：将钛合金棒坯在两相区进行3～10火次大变形量镦拔锻造，在单相区进行1火次中等变形量的镦拔锻造，在相变点附近保温一段时间后水冷至室温，使用化学试剂在表面侵蚀出晶界，沿晶界截取出体积大于100cm³的钛合金β相单晶。本发明与传统的定向凝固制备金属单晶的方法相比，制备的单晶尺寸更大、生产效率更高，而且对生产设备要求低，适合工业化生产。

技术领域

本发明一种钛合金β相大尺寸单晶的制备方法，属于有色金属制备技术领域。

背景技术

钛合金具有比强度高、抗疲劳、耐腐蚀等优点，在航空、航天、兵器、石油、化工等领域得到广泛应用。钛合金单晶由于消除了晶界，因此可进一步提高钛合金零件的高温持久寿命、蠕变强度等高温力学性能。此外，由于体心立方结构的β相和密排六方结构的α相均具有明显的各向异性，因此钛合金单晶可显著提高特定方向的力学性能，更有助于钛合金应用潜力的挖掘。目前，钛合金单晶可通过定向凝固或定向生长的方法制备。但是，这些方法需要专用设备，且制备的钛合金单晶尺寸较小，不利于工业化的生产。

发明内容

本发明的目的：针对上述工艺方法的不足，本发明的目的是提供一种钛合金β相大尺寸单晶的制备方法。本发明与传统的定向凝固或定向生长制备金属单晶的方法相比，制备的单晶尺寸更大、生产效率更高，而且不需要专用设备，更适合工业化生产。

本发明的技术方案：

一种钛合金β相大尺寸单晶的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)将钛合金棒坯加热至T_β-45℃～T_β-30℃，然后多火次镦拔锻造得到锻坯，其中单火次的变形量为大于等于50％，T_β为所述棒坯的相变点温度；

(2)将步骤(1)中得到的锻坯加热至T_β+10℃～T_β+50℃，然后镦拔锻造得到锻坯一，其中锻坯一变形量为20％～50％；

(3)将步骤(2)中得到的锻坯一加热至T_β-30℃～T_β+30℃保温保温一段时间，然后水冷至室温得到坯料；

(4)使用化学试剂侵蚀步骤(3)得到的坯料表面获得晶界，在坯料上沿晶界进行机加工，截取钛合金β相单晶。

所述步骤(1)采用电阻炉加热钛合金棒坯，然后用快锻机镦拔锻造3～10火次得到锻坯。

所述步骤(2)中锻坯一的终锻温度不低于750℃。

所述步骤(3)中坯料的保温时间为大于等于12小时。

所述步骤(4)中在坯料上沿晶界进行线切割机加工。

所述步骤(4)中截取的钛合金β相单晶体积大于100cm³。

所述步骤(1)中棒坯采用的是TC18、Ti55531、TB6或TC17钛合金。

所述步骤(1)中锻坯的终锻温度不低于700℃。

本发明的有益效果是：可制备体积大于100cm³的钛合金β相单晶，与传统的定向凝固或定向生长制备金属单晶的方法相比，制备的单晶尺寸更大、生产效率更高，而且不需要专用设备，更适合工业化生产。

具体实施方式