[发明专利]一种通过控制钛合金初始片层相厚度获得等轴组织的热变形方法

摘要

本发明公开了一种通过控制钛合金初始片层相厚度获得等轴组织的热变形方法，属于钛合金热加工工艺领域。是对经过控制初始片层相厚度的钛合金在量化的参数条件下进行热变形以获得等轴组织，首先是建立钛合金初始片层相厚度与β区冷却速度的量化关系式，然后制备典型试样进行热模拟压缩试验，观察微观组织形貌与变形参数的关联关系，最后分析获得不同初始片层相厚度转变为等轴组织的热变形加工参数区间，实施变形以得到细小均匀的等轴组织。该方法将理论分析与实际工艺相结合，快速准确地获得理想的等轴组织形貌，降低钛合金棒材现有试制法的生产成本，大幅度提高生产效率，有效控制产品质量。

主权项

1.一种通过控制钛合金初始片层相厚度获得等轴组织的热变形方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：取x份某新成分钛合金样品，x≥4，将该x份样品均以某一速度加热到β区，即相变点以上20～50℃，所述加热速度最好控制在10～50℃/s的范围内；然后将该x份样品分别以ν1，ν2，ν3，…，νx的冷却速度进行冷却，上述冷却速度ν1，ν2，ν3，…，νx最好控制在10～150℃/min范围内，获得具有不同片层相厚度的x份钛合金样品；步骤2：在光学显微镜下观察x份样品的片状组织，分别测量冷却速度为ν1，ν2，ν3，…，νx的x份样品所对应的片层相厚度λ1，λ2，λ3，…，λx，通过线性拟合，建立出片层相厚度λ与冷却速度ν的量化关系式为：λ＝A+B/v，式中A和B为常数；步骤3：在可控制炉温冷却速度的加热炉中将另外X批钛合金试样加热到β区，X≥3，即相变点以上20～50℃，根据步骤2中获得的片层相厚度与冷却速度的量化关系式，设定炉温冷却速率，制备出X批钛合金压缩试样，使得该X批钛合金压缩试样的片层相厚度λ1，…，λX在1～30μm范围内；步骤4：将片层相厚度分别为λ1，…，λ_X的X批钛合金压缩试样在热模拟压缩试验机上进行热压缩试验，以某一速度加热到钛合金相变点以下30～150℃并保温一定时间后以恒定应变速率压缩至所需高度，所述加热速度最好控制在10～30℃/s的范围内，所述保温时间按照钛合金试样有效厚度的0.6～1min/mm进行计算，变形速率为0.001～10s^‑1，压缩变形量为20～70％，变形后水冷或氮气冷却，得到流变应力曲线，计算出不同片层相厚度钛合金压缩试样相应的稳态应力σ与热变形参数(应变速率变形温度T)的本构关系，获得不同片层相厚度条件下本构关系内的A，α，n，Q常数；步骤5：观察X种钛合金压缩试样变形后的微观组织形貌，测量等轴相的数量和大小，根据不同初始片层相厚度下的稳态应力与等轴组织的试验结果，线性拟合出稳态应力σ_ss与等轴相尺寸D的量化关系式为：k和b为常数；步骤6：分析钛合金试样变形后可获得等轴组织的变形参数范围，绘制出具有不同初始片层相厚度的钛合金获得等轴组织的热变形加工图，结合步骤2中获得的片层相厚度λ与冷却速度ν的量化关系式，步骤4中获得的稳态应力与热变形参数的本构关系，以及步骤5中获得的稳态应力σss与等轴相尺寸D的量化关系式，依据最终要求得到的组织特征，对应选择工艺参数，实施控制冷速和变形过程，实现热变形工艺参数的量化控制。