[发明专利]钛废弃切屑循环固化的锲弯-辊直变形方法

说明书

本发明提出一种钛废弃切屑循环固化的锲弯‑辊直变形方法，包括如下步骤：(1)Ti切屑回收预处理：清洗钛切屑，去除油污和杂质；(2)Ti切屑烘干去气：将步骤(1)预处理后的钛切屑进行烘干去气；(3)Ti切屑的包套封装：将步骤(2)取得的烘干Ti切屑装填至钢筒空腔中，再用手动压力机将切屑初步压实；(4)包套封装Ti切屑的室温冷轧：将步骤(3)取得的包套封装Ti切屑在轧辊之间进行冷轧，制取冷轧纯Ti板材；(5)锲弯‑辊直变形高温固化加工；(6)淬火：将高温固化加工步骤(5)中获得的Ti材通过水冷方式淬火冷却至室温。

技术领域

本发明是属于金属材料加工领域，涉及废弃金属资源的固相循环与再利用，特别是针对高冶炼成本的钛资源，研发一种高效清洁的钛切屑再制造新技术。尤其涉及到一种钛废弃切屑循环固化的锲弯-辊直变形方法。

背景技术

钛是高冶炼成本的金属资源，其生物相容性优异、耐蚀性好、力学性能适宜，是制造医疗器械、人工关节、大型能源化工容器等的重要材料。但是，为了制造高精度Ti结构，需设计较大的加工余量，大量的原材料将转化为废弃切屑。传统的高温熔铸处理能耗大、污染重，效率低，且铸造组织晶粒粗大，性能较差。固相循环与再制造因避免高温熔铸，是实现金属资源高效、清洁循环的一个有效途径。通过对现有技术的文献检索发现，将等通道转角挤压(Equal channel angular pressing，简称ECAP)技术应用于处理金属切屑，能够细化晶粒，改善再制造材料的微观组织形态，提高机械性能。Lapovok等在《Journal of MaterialsScience》2014年49卷1193-1204页上发表“Multicomponent materials from machiningchips compacted by equal-channel angular pressing(由等通道转角挤压切屑成形制备多组分材料)”一文，报道了通过铝切屑及镁切屑的相互混合，由ECAP循环再生多组分合金材料；Luo等在《Journal ofMaterials Science》2010年45卷4606-4612页上发表“Recycling of titanium machining chips by severe plastic deformationconsolidation(钛切屑的剧烈塑性变形固态循环)”一文，提出通过回收废弃的2级钛(ASTMGrade 2)切屑，并由ECAP技术来循环再制造块体材料。Zhu等在《Metallurgical andMaterials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science》2001年32卷1559-1562页上发表“A new route to bulk nanostructured metals”(块体纳米金属的新途径)一文，提出制备块体纳米金属的重复弯曲与校直(Repetitive corrugation andstraightening，简称RCS)技术，不同于ECAP的剪切应变模式，RCS技术采用弯曲变形模式加工试样，经过14道次的RCS变形，制备出6650mm的块体纳米/亚微米金属材料。此外，文中提出通过锲轮弯折和轧辊校直相结合来制备金属超细晶材料的连续RCS变形技术。Valiev等在《Advanced Engineering Materials》2007年9卷527-533页上发表“The innovationpotential of bulk nanostructured materials”(块体纳米材料的革新潜力)一文，提出两步法加工块体超细晶材料，该技术包括120度转角的ECAP预挤压，以及最终挤压两个步骤，通过这种集成制造工艺，可由棒材制备成形具有轴对称棘轮外廓形状的微电子机械零件。