【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及合金，具體來說是一種軋制態強韌鈦合金及其制備方法。
技術介紹
1、鈦合金作為新型結構材料具有高強度、低密度和耐高溫的性能，一度成為航天航空領域的理想材料。隨著社會的發展，鈦合金因其所具有的優異耐腐蝕性能和良好的生物相容性脫穎而出，被廣泛應用于航海、石油化工、兵器裝備和生物醫學領域。ti-al-x三元合金具有較好的焊接性能和塑性變形能力，還能保持適中的屈服強度。ti-6al-4v合金作為一種α+β型鈦合金，應用范圍遍及多個領域，其使用量占據鈦合金總量的半成以上。ti-6al-4v合金因具有良好的力學性能和生物相容性而代替純鈦作為一種人體植入材料應用于醫學領域，但ti-6al-4v合金中的v元素會在人體內長期服役過程中緩慢釋放，并產生細胞毒效應，對人體健康造成潛在的傷害。
2、mo、v、nb和ta都是同晶型β相穩定元素，mo元素穩定β相的能力比v元素稍強。mo與ti的原子半徑差異較大，導致的晶格畸變也越大，其強化效果相比其他β相穩定元素較好。此外，mo元素是無毒元素，且mo元素成本遠低于v元素。因此現有技術公開了以ti-6al為基體，采用非自耗真空電弧熔煉爐制備了一系列不同mo元素含量的鑄態ti-6al-xmo合金，其中的x為質量百分比，x分別為0、4、8、12、16、20，具體公開于“鑄態ti-6al-xmo合金的微觀組織和力學性能”中。
3、雖然現有技術公開了鑄態ti-6al-xmo合金的制備方法，但是采用非自耗真空電弧熔煉爐獲得的鑄態ti-6al-xmo合金存在晶粒粗大、組織不均勻、成分偏
技術實現思路
1、針對上述現有技術存在的不足，本專利技術的目的是提供一種軋制態強韌鈦合金及其制備方法，本專利技術通過將海綿鈦、鋁粒和鈦鉬中間合金熔煉，然后進行加熱，再采用熱軋的方式獲得軋制態強韌鈦合金。采用本專利技術方法獲得的軋制態強韌鈦合金的晶粒細小、組織均勻且各成分均勻分布，克服了鑄態ti-6al-xmo合金存在的技術缺陷，有效提升了力學性能。
2、為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，包括如下步驟：
4、將海綿鈦、鋁粒和鈦鉬中間合金混合后，經過熔煉，得到合金鑄錠，合金鑄錠即為鑄態ti-6al-xmo合金。
5、將合金鑄錠進行加熱，使得合金鑄錠充分熱透，便于在熱軋過程中達到合適的軟化和塑化狀態，方便后續軋制變形，得到中間體。
6、將中間體進行30道次～35道次軋制變形，且每道次間在軋制變形對應的軋制溫度下退火3min～5min，每道次退火的目的是消除合金鑄錠中的殘余應力，防止合金鑄錠開裂，軋制變形完成后進行空冷處理，即在空氣中自然冷卻，得到軋制態強韌鈦合金。
7、優選的，加熱的條件為：于800℃～850℃下加熱20min～40min。
8、優選的，軋制溫度為800℃～850℃。
9、優選的，每道次軋制變形的壓下量為0.2mm～0.4mm。
10、優選的，軋制變形完成后，最終變形量為70％～80％；變形量過小導致粗大的鑄態組織無法充分破碎，不能出現動態再結晶現象以細化晶粒；變形量過大導致軋制態強韌鈦合金出現較多裂紋，嚴重影響力學性能；變形量達到80％具有最佳的力學性能。
11、優選的，合金鑄錠中，鋁的質量百分比為6wt％，鉬的質量百分比為4wt％～20wt％，余量為鈦，鈦、鋁和鉬的質量百分比之和為100％。
12、優選的，海綿鈦、鋁粒和鈦鉬中間合金的純度均≥99.9％，且鈦鉬中間合金選自ti-32mo合金。
13、本專利技術還保護了上述制備方法制得的軋制態強韌鈦合金。
14、優選的，軋制態強韌鈦合金由細小的、等軸的α相和β相組成。
15、優選的，軋制態強韌鈦合金的抗拉強度≥900mpa，延伸率≥15％。
16、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：
17、1、本專利技術以海綿鈦、鋁粒和鈦鉬中間合金為原料，先經過熔煉得到鑄態ti-6al-xmo合金，然后經過加熱和多道次軋制，即采用熱軋的方式獲得軋制態強韌鈦合金。合金鑄錠通過采用熱軋的方式能夠將粗大的鑄態組織破碎，熱軋還實現合金鑄錠在高溫下軋制變形、塑性變形和動態再結晶同時發生，實現組織和成分均勻，并減少和消除鑄造缺陷，提高力學性能。
18、動態再結晶是指金屬在熱加工變形的過程中發生再結晶，在這個過程中金屬熱變形和再結晶是同時進行的，當金屬受到外力作用時，晶粒內部產生塑性變形，導致晶粒內部的應力增加，晶粒中的畸變能也增加；當合金的溫度升到再結晶溫度時，晶粒內部的畸變能也得到釋放，為新晶粒的形核長大提供能量。
19、2、本專利技術以ti-6al合金為基體，結合傳統合金設計方法，通過微量調節組分，用mo元素替換一部分的ti元素，獲得合金鑄錠，然后將合金鑄錠進行多道次熱軋，直至軋制變形的最終變形量為70％～80％，獲得軋制態強韌鈦合金；本專利技術制備方法簡單、成本低，且僅通過軋制的手段就克服了現有技術鑄態ti-6al-xmo合金力學性能差的技術缺陷，結果表明，制備的軋制態強韌鈦合金具有良好的綜合力學性能，最大抗拉強度≥900mpa，延伸率≥15％。
20、3、現有技術鑄態ti-6al-xmo合金的相結構和顯微組織為粗大的β相晶粒和大量的α′馬氏體相組成，軋制態強韌鈦合金的相結構和顯微組織為等軸α相和β相基體，與鑄態ti-6al-xmo合金相比，軋制態強韌鈦合金改變了結構相和微觀組織形貌，且采用熱軋手段實現了對鑄態ti-6al-xmo合金組織的破碎并細化晶粒。
21、4、與鑄態ti-6al-xmo合金相比，軋制態強韌鈦合金能夠顯著降低能耗，降低成本，熱軋是在較高的溫度下進行的，這使得金屬的變形更加容易，由于熱軋溫度較高，金屬的強度和硬度下降，所需的變形力大大減小，從而減少了機械設備的能耗。
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1.一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，其特征在于，加熱的條件為：于800℃～850℃下加熱20min～40min。
3.根據權利要求1所述的一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，其特征在于，軋制溫度為800℃～850℃。
4.根據權利要求1所述的一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，其特征在于，每次退火的時間為3min～5min。
5.根據權利要求1所述的一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，其特征在于，每道次軋制變形的壓下量為0.2mm～0.4mm。
6.根據權利要求1所述的一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，其特征在于，軋制變形經歷30道次～35道次。
7.根據權利要求1所述的一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，其特征在于，海綿鈦、鋁粒和鈦鉬中間合金的純度均≥99.9％，且鈦鉬中間合金選自Ti-32Mo合金。
8.一種權利要求1～7任一項所述的制備方法制得的軋制態強韌鈦合金。
9.根據權利要求8所述的軋制態強韌鈦合金，其特征在
...【技術特征摘要】
1.一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，其特征在于，加熱的條件為：于800℃～850℃下加熱20min～40min。
3.根據權利要求1所述的一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，其特征在于，軋制溫度為800℃～850℃。
4.根據權利要求1所述的一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，其特征在于，每次退火的時間為3min～5min。
5.根據權利要求1所述的一種軋制態強韌鈦合金的制備方法，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：景然，郭依航，艾桃桃，董洪峰，張洋，李江華，炊鵬飛，劉應軍，劉禹馳，徐文燕，
申請(專利權)人：陜西理工大學，
類型：發明
國別省市：
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