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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112322930A(43)申请公布日2021.02.05(21)申请号202011051124.4(22)申请日2020.09.29(71)申请人中国科学院金属研究所地址110015辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人张书源任玲王海杨柯(74)专利代理机构沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001代理人张晨(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22F1/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种低温超塑性钛合金板、棒材及制备方法(57)摘要本发明提供了一种低温超塑性钛合金板、棒材及制备方法,所述钛合金的化学成分如下(重量%):Al:5.5~6.5;V:3.5~4.5;Cu:4~7;Ti余量。所述钛合金棒材、丝材的制备方法为:真空自耗炉熔炼获得原材料铸锭;铸锭修磨后经过1000℃以上开坯锻造、精锻加工成坯料;坯料在850℃‑950℃保温一段时间后快速冷却,获得超细纳米板条组织;淬火后,坯料在温度750℃~850℃下进行热加工,热加工累计变形量大于等于95%。经过该方法加工后获得的材料组织为等轴晶粒,尺寸小于500nm,且在650℃及以下时效3h以内晶粒不发生粗化长大。并且制备所得有效尺寸8mm~30mm的钛合金板、棒在温度600℃~850℃、应变速率0.01~1s‑1具有超高的超塑性,材料的延伸率800~1500%。CN112322930ACN112322930A权利要求书1/1页1.一种低温超塑性钛合金板、棒材,其特征在于,其化学成分为重量百分比:Al:5.5~6.5;V:3.5~4.5;Cu:4~7;Ti余量;所述板、棒材的厚度或直径大于等于8mm。2.按照权利要求1所述低温超塑性钛合金板、棒材,其特征在于,所述合金中铜含量为重量百分比Cu:5.0~6.0。3.一种权利要求1或2所述低温超塑性钛合金板、棒材的制备方法,其特征在于,具体制备步骤如下:步骤一:采用真空自耗炉熔炼多次,获得原材料铸锭;铸锭修磨后经过1000℃以上开坯锻造、精锻加工成坯料;步骤二:坯料在850℃-950℃保温,保温时间t=(1.5-2.5)Dmin,其中,D为试样的有效厚度,单位为毫米mm;步骤三:坯料保温结束后快速冷却,冷却速率在100~300℃/s之间;棒坯获得超细纳米板条组织;步骤四:上述超细纳米板条组织坯料在温度720℃~780℃下进行大变形热加工,热加工累计变形量大于等于95%,获得超细纳米晶组织材料。4.按照权利要求3所述低温超塑性钛合金板、棒材的制备方法,其特征在于:经过热变形加工后获得的棒材、丝材组织为等轴晶粒,尺寸小于400nm,且在650℃及以下时效3h以内,晶粒不发生粗化长大。5.按照权利要求3所述低温超塑性钛合金板、棒材的制备方法,其特征在于:制备所得有效尺寸8mm~30mm的钛合金板、棒在温度600℃~850℃、应变速率0.01~1s-1下具有超高的超塑性,材料的延伸率800~1500%。2CN112322930A说明书1/5页一种低温超塑性钛合金板、棒材及制备方法技术领域[0001]本发明涉及钛合金加工制备领域,具体为一种低温超塑性钛合金板、棒材及制备方法。背景技术[0002]钛合金具有良好的耐腐蚀性、密度低、强度高、无磁性,被广泛应用于航空航天、生物医疗、石油化工、汽车工业和海洋工程等重要领域。Ti6Al4V合金是一种应用广泛钛合金,这种合金的屈强比很高,很难进行冷加工,但是在超塑性的条件下,即使进行很大的变形范围,合金都不会发生断裂,并且合金变形均匀、稳定性高。目前钛合金的超塑性成形已经应用在航空航天领域,如发动机叶片、紧固件等。[0003]虽然超塑性加工已经应用在Ti6Al4V合金上,但是Ti6Al4V不是超塑性加工的最佳合金。Ti6Al4V合金具有超塑性加工的条件是温度850℃~950℃、应变速率10-4~10-3。在这个温度下进行较低应变速率的加工材料氧化严重、耗能高,并且成型后合金的力学性能随着变形率的升高而下降,这是因为加工后合金的晶粒长大,导致不同晶粒之间的约束降低,材料的屈服强度,抗拉强度以及断后延伸率下降。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种低温超塑性钛合金板、棒材及制备方法及,该合金的显微组织细密稳定,晶粒尺寸小于400nm,合金在温度600℃~650℃、应变速率0.01~1具有超高的超塑性,材料的延伸率600~1500%。[0005]为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:[0006]一种低温超塑性钛合金板、棒材,其化学成分为(重量百分比):Al:5.5~6.5、V:3.5~4.5、Cu:4~7(优选为5~6)、Ti余量。[0007]本发明所述一种低温