[发明专利]一种脉冲电流提升高强钛合金螺栓塑性的方法

说明书

本发明公开一种脉冲电流提升高强钛合金螺栓塑性的方法，具体包括以下步骤：步骤一、根据螺栓尺寸规格，选择一定尺寸的钛合金棒材为原料，加工为螺栓圆棒坯料；步骤二、将步骤一所得到的螺栓圆棒坯料通过砂纸打磨至表面光滑，清理干净表面的油污和氧化皮；步骤三、将步骤二处理过的棒材通过钢质夹具与脉冲电源设备连接，通过脉冲电流进行处理，脉冲电流工艺参数如下：频率20Hz～200Hz，脉宽20μs～150μs，电流6000A～12000A，试样温度为250℃～340℃，处理时间为20min～1h；步骤四、将步骤三所得到的脉冲电流处理过的棒材取下，加工为钛合金螺栓。本方案具有效率高、升温低和成本低等优点，满足高强钛合金强度塑性综合匹配需求。

技术领域

本发明属于钛合金紧固件制备技术领域，具体涉及一种脉冲电流提升高强钛合金螺栓塑性的方法。

背景技术

船舶、海洋工程装备使用的紧固件要求有较高的强度、较高的塑性(由材料延伸率表征)和耐腐蚀性能。钛合金比强度高、耐腐蚀性能好，尤其是耐海水腐蚀性能优异，在船舶、海洋工程领域得到日益广泛的应用。采用钛合金制备9.8级高强螺栓，在保证材料抗拉强度和屈服强度的同时，难以实现材料塑性的大幅提升，在使用过程中容易发生断裂，大幅降低紧固件使用寿命，并带来安全风险。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供了一种脉冲电流提升高强钛合金螺栓塑性的方法，本方案具有效率高、升温低和成本低等优点，能够满足高强钛合金强度塑性综合匹配需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种脉冲电流提升高强钛合金螺栓塑性的方法，具体包括以下步骤：

步骤一、根据螺栓尺寸规格，选择一定尺寸的钛合金棒材为原料，加工为螺栓圆棒坯料；

步骤二、将步骤一所得到的螺栓圆棒坯料通过砂纸打磨至表面光滑，清理干净表面的油污和氧化皮；

步骤三、将步骤二处理过的棒材通过钢质夹具与脉冲电源设备连接，通过脉冲电流进行处理，脉冲电流工艺参数如下：频率20Hz～200Hz，脉宽20μs～150μs，电流6000A～12000A，试样温度为250℃～340℃，处理时间为20min～1h；

步骤四、将步骤三所得到的脉冲电流处理过的棒材取下，加工为钛合金螺栓。

作为优选方案，所述步骤二中，将步骤一所得到的螺栓圆棒坯料通过型号100和500砂纸分两次进行表面打磨处理，再通过丙酮清理干净表面的油污和氧化皮。

作为优选方案，所述步骤四中，将步骤三所得到的脉冲电流处理过的棒材取下，加工为M8钛合金螺栓，平行样制备M10钛合金螺栓拉伸标样，检测其拉伸力学性能。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本方案实施例1-3中材料拉伸力学性能检测数据表。

与现有技术相比，本方案至少具有如下有益效果：

本方案采用脉冲电流处理方法，通过合理设计脉冲电流工艺参数，在较低温度且保证不降低材料强度的情况下，大幅提高材料延伸率，明显改善材料塑性，具有操作简单、成本低、无污染等优点，在船舶和海洋工程装备紧固件等领域具有良好的技术应用与市场前景。具体表现在以下方面：(1)、采用脉冲电流处理高强钛合金螺栓用棒材，在不降低材料强度的情况下，材料延伸率提升25％以上。(2)、采用脉冲电流处理高强钛合金螺栓用棒材，材料升温较低，无需采用表面防氧化措施，成本低且不存在高温烫伤等安全风险。(3)、采用脉冲电流处理高强钛合金螺栓用棒材，操作简单，不需要大型热处理炉设备，处理工艺高效且无污染。

具体实施方式