[发明专利]一种β型钛合金超细晶的制备方法

说明书

本发明公开一种β型钛合金超细晶的制备方法，包括如下步骤：(1)将所述β型钛合金进行轧前退火处理；(2)将轧前退火处理后的所述β型钛合金进行轧制；(3)将轧制后的所述β型钛合金进行再结晶退火处理。本发明将轧制前后的退火处理与轧制的相结合，能够综合细化β型钛合金的晶粒尺寸，最终得到平均尺寸小于1μm的超细晶组织。

技术领域

本发明涉及钛合金技术领域。具体地说是一种β型钛合金超细晶的制备方法。

背景技术

β型钛合金具有优异的耐腐蚀性能、抗氧化性能和抗蠕变性能，并且还具有优异的冷成形能力。目前，β型钛合金被广泛应用于发动机舱的后整流罩隔热屏、衬套、喷管、尾椎、飞机液压系统、蜂窝、燃油箱、紧固件、液压管材等中。

细晶强化是金属材料中众多强化机制中的一种。同样的材料下，由于更小的晶粒可以使材料承受更大的变形量，并且可以使材料裂纹扩展更加困难；因此，细晶强化可以在提升金属材料塑性的同时，提升材料的韧性，以实现金属材料塑性与韧性的良好匹配，从而综合提升金属材料的力学性能。当金属材料的晶体粒度达到超细晶范围(100～1000nm)时，将产生多种强化机制共同参与的结果，对材料有更高的强化作用。大塑性变形法(SeverePlastic Deformation,SPD)是制备超细晶金属材料的常用方法，该方法是通过对金属进行极大的形变加工使金属获得极大的累积变形量，从而获得超细晶的强化效果。但采用大塑性变形法制备超细晶金属材料时，除了对设备有严格要求外，通常还有以下缺点：(1)加工样品的尺寸受限；(2)成形载荷巨大且有效的变形区体积受限；(3)变形不均匀性严重，导致晶粒尺寸分布不均匀。因此，采用大塑性变形法制备超细晶金属材料的要求严格且繁琐，并降低了超细晶材料的生产和利用效率，因此需要寻求出一种细化晶粒效率相对更高的超细晶制备方法。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种细化晶粒效率高的β型钛合金超细晶的制备方法，以解决现有超细晶β型钛合金的制备难度大、细化晶粒效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种β型钛合金超细晶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将β型钛合金进行轧前退火处理；

(2)将轧前退火处理后的所述β型钛合金进行轧制；

(3)将轧制后的所述β型钛合金进行再结晶退火处理。本发明将轧制前的退火处理、轧制与再结晶退火相结合，综合细化β型钛合金的晶粒尺寸，最终得到尺寸小于1μm的超细晶组织。

上述β型钛合金超细晶的制备方法，所述β型钛合金的钼当量小于或等于25。当β型钛合金的钼当量大于25时，室温下的β组织十分稳定，不会产生热处理效应，不利于后续结合热处理方法细化组织。

上述β型钛合金超细晶的制备方法，步骤(1)中，轧前退火温度小于所述β型钛合金的β相转变温度，且所述β相转变温度与所述轧前退火温度之差为10～100℃，即轧前退火温度在β相转变温度以下10～100℃范围内【对于TB8钛合金而言，该温度为710～800℃】。轧制前在该温度范围内进行轧前退火处理，能够得到一定数量的初生α相，在后续变形过程中α相与β相同时发生变形，变形后的α相与β相在后续的热处理时可同时发生再结晶，能够起到相互抑制长大的作用，继而获得超细晶组织。若β相转变温度与轧前退火温度的温差小于10℃，该轧前退火温度与β相转变温度过于接近，产生的α相数量过少，几乎不能限制β相晶粒的长大；若β相转变温度与轧前退火温度的温差大于100℃，则会导致产生的α相数量过多，使得到的双相组织塑性过低，不利于后续的轧制变形，因此，将轧前退火温度控制在β相变温度以下10～100℃范围内，可得到适量的α相，且能均匀的分布在β相中，既强化了基体β相，也能使β相的塑性体现出来。

上述β型钛合金超细晶的制备方法，步骤(1)中，轧前退火时间为30～240min；所述轧前退火处理的冷却方式为空冷或水冷。