[发明专利]一种高声速均匀性Ti6Al4V合金棒材的制备方法

说明书

本发明属于钛合金加工技术领域，涉及一种高声速均匀性Ti6Al4V合金棒材的制备方法。该方法，先选取横、纵向组织均匀的Ti6Al4V合金棒坯在相变点以下加热，精锻至目标规格；接着对目标规格的棒坯进行高温固溶热处理；再对高温固溶热处理后的棒坯进行普通退火热处理；然后对普通退火处理后的棒坯进行低温时效热处理；最后对低温时效热处理后的棒坯清除表面缺陷和氧化皮，得到具有高声速均匀性的Ti6Al4V合金棒材。且通过本发明提供的制备方法制得的Ti6Al4V合金棒材，同批次不同部位的声速均匀性可以控制在±10m/s，且显微组织和力学性能一致性好，能够满足相关标准要求。

技术领域

本发明属于钛合金加工技术领域，涉及Ti6Al4V合金的制备，具体涉及一种高声速均匀性Ti6Al4V合金棒材的制备方法。

背景技术

Ti6Al4V合金是一种典型的两相钛合金，具有高强度、高比强度和低弹性模量等优异特性，除作为航空航天工业中重要的结构材料外，在生物医疗领域也具有广泛的应用，如用于生产焊接医用防护口罩、医用包装袋等的超声波焊接器。为保证医用防护口罩多层结构稳固连接，实现快速稳定的焊接医疗包装，焊接器的超声波声速均匀性是关键。同时为防止焊接器在使用过程中失稳失效，要保证一定的强度，这就要求生产超声波焊接器的原始Ti6Al4V合金棒材同时具备高声速均匀性和较高的性能。

声速用Ti6Al4V合金棒材传统的生产流程是通过热精锻成形，然后通过普通退火热处理获得需要的显微组织和力学性能。传统工艺的缺点是热精锻成形棒材不同部位的组织一致性差，通过常规普通退火热处理后组织均匀性无明显改善，棒材两端和中间部位的声速波动大，性能一致性差，严重影响了最终产品使用过程中的稳定性。因此，采用传统工艺方法实现高声速均匀性Ti6Al4V合金棒材的稳定生产和良好应用存在极大难度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高声速均匀性Ti6Al4V合金棒材的制备方法，解决Ti6Al4V合金棒材不同部位声速波动大、显微组织和力学性能一致性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

这种高声速均匀性Ti6Al4V合金棒材的制备方法，先选取横、纵向组织均匀的Ti6Al4V合金棒坯在相变点以下加热，精锻至目标规格；接着对目标规格的棒坯进行高温固溶热处理；再对高温固溶热处理后的棒坯进行普通退火热处理；然后对普通退火处理后的棒坯进行低温时效热处理；最后对低温时效热处理后的棒坯清除表面缺陷和氧化皮，得到具有高声速均匀性的Ti6Al4V合金棒材。

进一步，具体包括以下步骤：

1）精锻：将横、纵向组织均匀的Ti6Al4V合金棒坯置于步进式电阻炉中，在相变点以下加热，精锻至目标规格；

2）固溶热处理：将步骤1）得到的目标规格的棒坯置于箱式热处理炉中进行固溶热处理，固溶温度在相变点以下20℃~60℃，保温时间为1h~2h，出炉结束后空冷；

3）退火热处理：将步骤2）处理后的棒坯置于箱式热处理炉中进行普通退火热处理；

4）低温时效热处理：将步骤3）处理后的棒坯置于箱式热处理炉中进行低温时效热处理；

5）表面处理：将步骤4）处理后的棒坯清除表面缺陷和氧化皮，得到具有高声速均匀性的Ti6Al4V合金棒材。

进一步，所述步骤1）中精锻温度采用相变点以下40℃~100℃，精锻1~2火次，每火精锻道次为3~5道次，每道次精锻变形量为5%~30%。

进一步，所述步骤1）中精锻总变形量为41.0%~91.3%，总变形量小于79.5%时只需进行1火次精锻，总变形量大于79.5%时需要进行2火次精锻。

进一步，所述步骤3）中退火温度采用700℃~750℃，保温时间为1h~2h，空冷。