一种同时提高TC4钛合金强度和塑性的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115786824A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202211417423.4(22)申请日2022.11.14(71)申请人贵州大学地址550000贵州省贵阳市花溪区花溪大道南段2708号申请人贵州航锐航空精密零部件制造有限公司(72)发明人万明攀徐丹简仕超黄朝文冯争王道益(74)专利代理机构贵阳春秋知识产权代理事务所(普通合伙)52109专利代理师李万强(51)Int.Cl.C22F1/00(2006.01)C22F1/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种同时提高TC4钛合金强度和塑性的方法(57)摘要本发明涉及一种同时提高TC4钛合金强度和塑性的方法，属于钛合金热处理领域，先经过原材料准备、辅材准备、设备及工装准备等原料准备过程，再经过机械抛光、清洗、设备和工装准备等预准备过程，然后进行旋转式高频感应加热固溶处理，控制感应电流22.5~26A和加热时长，并在加热结束后瞬间松开试样坠入冷却介质，最后进行真空时效处理，升温至350~650℃，保温4h‑8h，炉冷。本发明具有的优点包括：表层获得了呈梯度分布的显微组织，表层获得强度较高的片层组织，而逐渐过度到心部为塑性较好的等轴组织；表面硬化层既可增加样品的抗拉强度、又能抑制拉伸过程中颈缩的产生从而增加断后伸长率；表层氧化程度较小。CN115786824ACN115786824A权利要求书1/1页1.一种同时提高TC4钛合金强度和塑性的方法，其特征在于包括以下阶段：S1：原料准备①原材料准备：按国标要求加工直径Ф=8mm，标距为L=20mm的室温拉伸试样作为原材料；②辅材准备：准备足量丙酮和不同型号的金相砂纸；③设备及工装准备：最大功率10kw、频率600~1100KHz的高频感应加热设备，与原材料平行段外形尺寸相适应的铜制圆圈型感应工装，其中高频感应加热设备还集成有冷却装置、时间控制器、定位装置；额定使用温度为350~800℃的真空加热设备；S2：预准备将阶段S1步骤②准备的不同型号的金相砂纸对原材料的平行段的圆柱面进行机械抛光，提升表面的粗糙度至Ra0.8，获得表面光滑的原材料；将阶段S1步骤①准备的原材料采用阶段S1步骤②准备的丙酮反复清洗干净，获得表面洁净原料，即完成原料的预准备，获得待处理原料金属；③将步骤②获得的待处理原材料置于阶段S1步骤③准备的高频感应加热线圈内，并通过轴线和定位器将原材料置于铜制线圈工装中心区域；④在高频感应加热设备在正下方20cm以内的冷却装置内准备好冷却介质(冷水)；将定位装置对准待处理区域，完成设备和工装准备；S3：高频感应加热固溶处理①通过两头顶针结构的工作区域旋转固定结构带动原料金属按一定速率旋转，在感应线圈下方盛装冷却介质容器；②开启高频感应加热设备，设置感应电流22.5~26A，通过高频感应加热装备自带的时间控制器设置并控制时间长短（时间控制精度为0.1秒），加热时间结束自动瞬间松开试样让其坠入冷却介质中进行快速冷却；S4：时效处理①集齐一批高频感应加热固溶处理完成的原材料后，将真空加热设备内抽真空至不‑2低于1×10Torr，然后升温至350~650℃，保温4h‑8h，然后随炉冷却至室温并出炉，完成时效处理。2.根据权利要求1所述的一种同时提高TC4钛合金强度和塑性的方法，其特征在于：阶段S3步骤②中，加热时间优选参数为5.2s进行快速固溶处理。3.根据权利要求1所述的一种同时提高TC4钛合金强度和塑性的方法，其特征在于：阶段S4步骤①优选参数为升温至400℃，保温时间6h进行时效处理。2CN115786824A说明书1/5页一种同时提高TC4钛合金强度和塑性的方法技术领域[0001]本发明涉及一种针对钛合金既提高强度又提高塑性的方法，尤其涉及一种对TC4钛合金的表层到心部形成梯度组织达到同时提高强度和塑性的方法。背景技术[0002]钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐高温、生物相容性好等一系列优点而广泛应用于航空、航天、化工、石油、建筑和医疗等领域。ɑ+β型双相钛合金具有优良的综合性能在航空航天工业用量占钛合金总用量的70%。TC4钛合金作为典型的双相钛合金具有中等强度及良好的塑性、机械性能和工艺性能匹配，用于制造喷气发动机叶片、叶轮、起落架轮和结构件、紧固件等构件，使用量占钛合金加工件的95%。金属材料的高强度兼高塑性一直是材料工作者追求的目标，也是机械工程应用的需要。但在传统工艺处理后，材料的强度和塑性总是保持相互制约关系，顾此失彼，不可兼得。传统金属材料在性能上呈现出“强度提升，塑性降低”的倒置关系长期也困扰着材料学界，极大地限制了高强度金属材料的应用范围。梯度金属材料的研究为材料科学的发展提供了新的