【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于工業(yè)用鈦合金及制造領(lǐng)域，尤其涉及鋁合金的加工和制備，具體涉及一種高塑性鈦合金絲材的冷拔制備方法及得到的絲材。
技術(shù)介紹
1、隨著航空航天飛行器輕量化要求的不斷提高，鈦合金與復(fù)合材料的使用量不斷增大，因此作為復(fù)合材料連接件的緊固件的用量也越來越多。鈦合金因具有低密度、高比強(qiáng)度、良好的彈性性能、優(yōu)異的耐腐蝕性能，以及與碳纖維復(fù)合材料之間較低的電位差，被廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料連接用材。目前，作為鉚釘使用的鈦合金材料主要有純鈦ta1、tc16、tb2、tb3、ti-45nb等，其中ta1純鈦的抗拉強(qiáng)度在350mpa左右，剪切強(qiáng)度在240～350mpa；α+β型的tc16鈦合金以及亞穩(wěn)β型的tb2和tb3鈦合金鉚釘雖然強(qiáng)度可以達(dá)到800～950mpa，剪切強(qiáng)度大于600mpa，但是需要使用加熱鉚接。
2、ti-nb合金具有良好的塑性加工能力、較高的強(qiáng)度和良好的超導(dǎo)性能，被廣泛應(yīng)用于冷鉚釘、超導(dǎo)體材料等領(lǐng)域。但商用ti-nb合金的nb含量高于40wt.％，導(dǎo)致密度較大、熔煉困難、生產(chǎn)成本高。ti-45nb具有高塑性和優(yōu)異的冷加工性能等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)快速冷鐓制備鉚釘和冷鉚接復(fù)合材料，已經(jīng)被大量應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。然而，由于nb元素的固溶強(qiáng)化較弱，該合金的強(qiáng)度較低。根據(jù)gjb9584-2018，ti-45nb合金絲材的剪切強(qiáng)度(345～430mpa)和抗拉強(qiáng)度(500～750mpa)，遠(yuǎn)低于α+β型和亞穩(wěn)β型鈦合金絲材。為了提高ti-nb合金的強(qiáng)度，研究人員通常采用添加mo、zr、sn、o等提高固溶強(qiáng)化的方法。文獻(xiàn)【mat
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)為了解決現(xiàn)用ti-nb可冷加工鈦合金絲材強(qiáng)度低，而高強(qiáng)度鈦合金絲材難冷加工變形的問題，提供了一種較低nb含量、高塑性、可冷加工變形，并且具有較高強(qiáng)度鈦合金線材的制備方法。
2、本專利技術(shù)完整的技術(shù)方案包括：
3、一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，包括如下步驟：
4、s1：將棒材坯料在tβ±(10～30℃)進(jìn)行熱處理，隨后水冷至室溫，去除氧化污染層；
5、s2：將步驟s1的熱處理態(tài)坯料進(jìn)行多道次孔型冷軋，單道次變形量小于20％，總變形量60～95％，在830～1000℃保溫0.5～1h水冷至室溫，去除油污和氧化皮，制得盤圓料；
6、s3：對步驟s2的盤圓料進(jìn)行多道次冷拉拔，單道次變形量小于20％，總變形量35～65％，獲得冷拔態(tài)盤圓絲材；
7、s4：將步驟s3的冷拔態(tài)盤圓絲材在530～680℃和860～1000℃進(jìn)行雙重退火熱處理，得到退火態(tài)盤圓絲材；完成高塑性鈦合金冷拔絲材的制備。
8、一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，包括如下步驟：
9、s1：將棒材坯料在tβ±(10～30℃)進(jìn)行熱處理，隨后水冷至室溫，去除氧化污染層；
10、s2：將步驟s1的熱處理態(tài)坯料進(jìn)行多道次孔型冷軋，單道次變形量小于20％，總變形量60～95％，在830～1000℃保溫0.5～1h水冷至室溫，去除油污和氧化皮，制得盤圓料；
11、s3：對步驟s2的盤圓料進(jìn)行多道次冷拉拔，單道次變形量小于20％，總變形量35～65％，獲得冷拔態(tài)盤圓絲材；
12、s4：對步驟s3的冷拔態(tài)盤圓絲材在400～680℃進(jìn)行2～10h時效熱處理，獲得時效態(tài)盤圓絲材，完成高塑性鈦合金冷拔絲材的制備。
13、進(jìn)一步的，所述鈦合金中nb和o元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)滿足：
14、190≤1156-1700*wnb-48000*wo≤480；且3.4≤28*wnb-1000*wo≤7.8
15、其中wnb為鈦合金中nb的質(zhì)量百分含量，wo為鈦合金中o的質(zhì)量百分含量。
16、進(jìn)一步的，步驟s3中，冷拔態(tài)盤圓絲材的組織中，應(yīng)力誘發(fā)α”馬氏體和孿晶的總體積分?jǐn)?shù)大于50％。
17、進(jìn)一步的，所述退火態(tài)盤圓絲材的組織中α相的體積分?jǐn)?shù)小于5％，合金的抗拉強(qiáng)度750～900mpa、屈服強(qiáng)度420～730mpa、延伸率15～35％、斷面收縮率30～85％、剪切強(qiáng)度500～600mpa。
18、進(jìn)一步的，所述時效態(tài)盤圓絲材為β+α雙相組織，其中α相的體積分?jǐn)?shù)大于20％，合金的超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度達(dá)8.6k。
19、利用所述方法制備的高塑性鈦合金冷拔絲材。
20、進(jìn)一步的，所述鈦合金冷拔絲材由如下重量百分?jǐn)?shù)計的成分組成：nb：28～33wt.％，優(yōu)選的，28wt.％≤nb＜33wt.％，o：0.20～0.80wt.％；余量為ti和不可避免的雜質(zhì)。
21、進(jìn)一步的，所述鈦合金冷拔絲材由如下重量百分?jǐn)?shù)計的成分組成：nb：30～32wt.％，o：0.30～0.45wt.％；余量為ti和不可避免的雜質(zhì)。
22、所述的高塑性鈦合金絲材在制備航空航天緊固件中的應(yīng)用。
23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
24、(1)與現(xiàn)用的ti-nb合金相比，本專利技術(shù)僅通過nb、o元素含量的合理匹配，一方面能夠降低了nb元素的加入量，從而降低了合金成本；此外，對材料組分進(jìn)行設(shè)計，使
25、nb和o元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)滿足一定條件，并結(jié)合單道次變形量小于20％，總變形量35～65％的的多道次冷拉拔，使組織中應(yīng)力誘發(fā)α”馬氏體和孿晶的總體積分?jǐn)?shù)大于50％，并結(jié)合了后續(xù)的雙重退火或時效處理，實(shí)現(xiàn)組織的逐級控制，能夠調(diào)控β相的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及變形機(jī)制，使合金獲得了較高強(qiáng)度的同時具有優(yōu)良的塑性。
26、(2)本專利技術(shù)通過合理的雙重退火工藝相結(jié)合，可以抑制退火過程中的晶粒長大，使線材獲得優(yōu)良的塑性和較高的強(qiáng)度，尤其是得到了適中合理的屈服強(qiáng)度，非常適合變形加工，尤其適用作為鉚釘材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。
27、(3)本專利技術(shù)通過主動添加氧元素進(jìn)行合金化，并結(jié)合合理優(yōu)化的時效工藝，提高了時效過程中沉淀相的形核率，簡化了其應(yīng)用于超導(dǎo)線材的加工工藝，使其具有良好的超導(dǎo)性能。
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1.一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，其特征在于，所述鈦合金中Nb和O元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)滿足：
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，其特征在于，步驟S3中，冷拔態(tài)盤圓絲材的組織中，應(yīng)力誘發(fā)α”馬氏體和孿晶的總體積分?jǐn)?shù)大于50％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，其特征在于，步驟S4中，所述高塑性鈦合金冷拔絲材的組織中α相的體積分?jǐn)?shù)小于5％，合金的抗拉強(qiáng)度750～900MPa、屈服強(qiáng)度420～730MPa、延伸率15～35％、斷面收縮率30～85％、剪切強(qiáng)度500～600MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，其特征在于，步驟S4中，所述時效態(tài)盤圓絲材為β+α雙相組織，其中α相的體積分?jǐn)?shù)大于20％，合金的超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度達(dá)8.6K。
7.利用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述方法
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高塑性鈦合金冷拔絲材，其特征在于，所述鈦合金冷拔絲材由如下重量百分?jǐn)?shù)計的成分組成：Nb：28～33wt.％，O：0.20～0.80wt.％；余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高塑性鈦合金冷拔絲材，其特征在于，所述鈦合金冷拔絲材由如下重量百分?jǐn)?shù)計的成分組成：Nb：30～32wt.％，O：0.30～0.45wt.％；余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)。
10.權(quán)利要求7～9所述的高塑性鈦合金絲材在制備航空航天緊固件中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，其特征在于，所述鈦合金中nb和o元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)滿足：
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，其特征在于，步驟s3中，冷拔態(tài)盤圓絲材的組織中，應(yīng)力誘發(fā)α”馬氏體和孿晶的總體積分?jǐn)?shù)大于50％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高塑性鈦合金冷拔絲材的制備方法，其特征在于，步驟s4中，所述高塑性鈦合金冷拔絲材的組織中α相的體積分?jǐn)?shù)小于5％，合金的抗拉強(qiáng)度750～900mpa、屈服強(qiáng)度420～730mpa、延伸率15～35％、斷面收縮率30～85％、剪切強(qiáng)度500～600mpa。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖文龍，高月，馬朝利，
申請(專利權(quán))人：天目山實(shí)驗(yàn)室，
類型：發(fā)明
國別省市：
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