【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及金屬材料，尤其涉及一種高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法。
技術介紹
1、金屬結構材料，包括鈦合金、鎂合金、鋁合金及鋼材等，是先進國防武器裝備和高精密設備的基材，其優異的強度與韌性決定了這些裝備和設備的先進性和安全性。然而，材料的強度與韌性之間是相互制約的，提高強度的同時往往損失韌性，呈現出強度-韌性倒置的矛盾關系。發展兼具高強度與高韌性金屬結構材料成為研究者的恒久追求。
2、傳統合金設計化學成分設計理念是基于一種“雞尾酒”式的試錯方法。以鋼鐵材料為例，鐵(fe)元素為基礎，添加少量合金化元素調控其微觀組織及性能，以適應不同服役環境的需求。例如，鉻(cr)元素能增加鋼的淬透性并有二次硬化的作用，可提高碳鋼的硬度和耐磨性而不使鋼變脆。鎳(ni)元素能夠強化鐵素體并細化珠光體，總的效果是提高強度；鈮(nb)、鉭(ta)等難熔金屬元素起固溶強化作用，提高鋼的強度。
3、然而，隨著現代科技與工業的快速發展，亟待開發具有更高強度及塑性的材料以滿足更為嚴苛的服役環境。這對合金化學成分設計及制備要求提出了重大的挑戰。
4、有鑒于此，目前關于提升負焓鈦合金材料的高強度和高塑性，還有待于進一步完善。
技術實現思路
1、針對現有技術中的不足，本專利技術提出了一種高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，解決了現有技術中材料提高強度的同時往往損失韌性的技術問題。
2、本專利技術的技術方案是這樣實現的：
3、本專利技術提供了一種高
4、將ti、al、v、ni和si各金屬原料進行超聲清洗，依照質量百分配比進行配料，按熔點從低到高的順序，依次放入水冷金屬坩堝中，熔點最低的金屬原料放在底層，熔點最高的金屬原料放在表層，并在其中一個水冷金屬坩堝中放置海綿鈦；
5、建立真空無氧環境，通入保護氣；
6、在無氧環境下熔煉各金屬原料，直至充分混溶，即得到所述高強度高塑性的負焓鈦合金材料；
7、其中，所述高強度高塑性的負焓鈦合金材料，化學式為tiaalbvcnidsie，a、b、c、d和e分別對應各元素的所述質量百分配比，a為80-90wt％，b為5-10wt％，c為2-6wt％，d為0-5wt％，e為0-2wt％；
8、所述高強度高塑性的負焓鈦合金材料，化學式為tiaalbvcnidsie；
9、其中，a、b、c、d和e分別對應各元素的所述質量百分配比，a為80-90wt％，b為5-10wt％，c為2-6wt％，d為0-5wt％，e為0-2wt％。
10、在此方案的基礎上，進一步優選地，所述化學式為tiaalbvcnidsie的負焓鈦合金材料，對應原材料的ti、al、v、ni和si的純度≥99.95％。
11、在此方案的基礎上，進一步優選地，所述高強度高塑性的負焓鈦合金材料，其中ti、al、v、ni和si元素之間具有負的混合焓。
12、在此方案的基礎上，進一步優選地，所述ti、al、v、ni和si元素之間的混合焓δhmix分別為：
13、δhmix(ti-al)＝-30kj/mol，δhmix(ti-v)＝-2kj/mol，δhmix(ti-ni)＝-35kj/mol，
14、δhmix(ti-si)＝-66kj/mol，δhmix(al-v)＝-16kj/mol，δhmix(al-ni)＝-22kj/mol，
15、δhmix(al-si)＝-19kj/mol，δhmix(v-ni)＝-18kj/mol，δhmix(v-si)＝-48kj/mol，δhmix
16、(ni-si)＝-40kj/mol。
17、在此方案的基礎上，進一步優選地，高強度高塑性的負焓鈦合金材料為ti90al6v4、ti87.5al8v4si0.5、ti86al8v4ni2、ti85.5al8v4ni2si0.5和ti85al8v4ni2si1中的一種。
18、在此方案的基礎上，進一步優選地，所述建立真空無氧環境，通入保護氣，具體包括如下步驟：
19、關閉電弧熔煉爐爐門，打開循環水和機械泵，進行抽真空，當真空度低于5pa時，打開分子泵進一步抽真空，當真空度低于5.0×10-4pa時，通入高純氬氣為保護氣。
20、在此方案的基礎上，進一步優選地，所述在無氧環境下引弧熔煉各金屬原料，其中引弧熔煉所述海綿鈦2次，吸收殘余氧氣。
21、在此方案的基礎上，進一步優選地，所述在無氧環境下引弧熔煉各金屬原料，其中引弧熔煉的次數大于4次，每次所述引弧熔煉后均對坩堝內已冷卻的所述各金屬原料翻面，再進行下一次引弧熔煉，下一次引弧熔煉合金之前對海綿鈦進行2次引弧熔煉，吸收殘余氧氣。
22、在此方案的基礎上，進一步優選地，除首次所述引弧熔煉和末次所述引弧熔煉外，其他次數的所述引弧熔煉還包括對所述各金屬原料進行磁力攪拌。
23、在此方案的基礎上，進一步優選地，每次所述引弧熔煉的熔煉時間分別為1.0-2.0min，所述引弧熔煉的熔煉電壓和熔煉電流分別為10-15v和300-350a。
24、本專利技術的一種高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，相對于現有技術具有以下有益效果：
25、本專利技術提供了一種tiaalbvcnidsie系列負焓鈦合金材料，由鈦、鋁、釩、鎳和硅元素組成，通過真空電弧熔煉爐制得，該系列負焓鈦合金在結構上均含有體心立方結構(bcc,body-centred?cubic)及密排六方結構(hcp,hexagonal?close?packing)結構，且可通過調節元素比例調控合金顯微組織結構及力學性能；而比較典型的雙相(bcc+hcp)鈦合金，其中bcc富集v元素，hcp富集ti和al元素，因此通過添加與v具有較負混合焓的ni元素可以促進bcc相形成，從而獲得較高體積分數的bcc相；與此同時另外一方面，si元素與ti、ni、al、v等元素的混合焓均比較負，從而使得si元素均勻分布。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述化學式為TiaAlbVcNidSie的負焓鈦合金材料，對應原材料的Ti、Al、V、Ni和Si元素的純度≥99.95％。
3.如權利要求1所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述高強度高塑性的負焓鈦合金材料，其中Ti、Al、V、Ni和Si元素之間具有負的混合焓。
4.如權利要求3所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述Ti、Al、V、Ni和Si元素之間的混合焓ΔHmix分別為：
5.如權利要求1所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，高強度高塑性的負焓鈦合金材料為Ti90Al6V4、Ti87.5Al8V4Si0.5、Ti86Al8V4Ni2、Ti85.5Al8V4Ni2Si0.5和Ti85Al8V4Ni2Si1中的一種。
6.如權利要求1所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述建立真空無氧
7.如權利要求1所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述在無氧環境下引弧熔煉各金屬原料，其中引弧熔煉所述海綿鈦2次，吸收殘余氧氣。
8.如權利要求1所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述在無氧環境下引弧熔煉各金屬原料，其中引弧熔煉的次數大于4次，每次所述引弧熔煉后均對坩堝內已冷卻的所述各金屬原料翻面，再進行下一次引弧熔煉，下一次引弧熔煉合金之前對海綿鈦進行2次引弧熔煉，吸收殘余氧氣。
9.如權利要求8所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，除首次所述引弧熔煉和末次所述引弧熔煉外，其他次數的所述引弧熔煉還包括對所述各金屬原料進行磁力攪拌。
10.如權利要求9所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述引弧熔煉的熔煉時間分別為1.0-2.0min，所述引弧熔煉的熔煉電壓和熔煉電流分別為10-15V和300-350A。
...【技術特征摘要】
1.一種高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述化學式為tiaalbvcnidsie的負焓鈦合金材料，對應原材料的ti、al、v、ni和si元素的純度≥99.95％。
3.如權利要求1所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述高強度高塑性的負焓鈦合金材料，其中ti、al、v、ni和si元素之間具有負的混合焓。
4.如權利要求3所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述ti、al、v、ni和si元素之間的混合焓δhmix分別為：
5.如權利要求1所述的高強度高塑性的負焓鈦合金材料的制備方法，其特征在于，高強度高塑性的負焓鈦合金材料為ti90al6v4、ti87.5al8v4si0.5、ti86al8v4ni2、ti85.5al8v4ni2si0.5和ti85al8v4ni2si1中的一種。
6.如權利要求1所述的高強度高塑性的負...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。