CN104630678B - Tc4钛合金表面纳米结构的制备方法 - Google Patents

Tc4钛合金表面纳米结构的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种TC4钛合金表面纳米结构的制备方法，用于解决现有方法制备的纳米结构由于厚度薄而造成实用性差的技术问题。技术方案是首先对TC4钛合金进行退火处理，再用水砂纸研磨TC4钛合金表面，并将研磨后的TC4钛合金浸于无水乙醇中超声清洗，将清洗后的TC4钛合金放入喷丸室，对TC4钛合金研磨表面进行喷丸处理。由于通过对TC4钛合金进行去应力退火处理，使其在喷丸过程中可承载弹丸更大压力和更长时间的持续高速冲击，在喷丸过程中通过夹具限制其表面的材料流动，从而大幅度增大了TC4钛合金表面纳米结构的厚度。经测试，本发明制备的TC4钛合金表面纳米结构的厚度由背景技术的10μm提高到31～40μm。

Description

TC4钛合金表面纳米结构的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钛合金表面改性方法，特别是涉及一种TC4钛合金表面纳米结构的制备方法。
背景技术
TC4钛合金是一种中等强度的两相钛合金，该合金具有优异的综合性能，在航空航天工业中获得了最广泛的应用。作为一种高性能轻量化合金，其具有广阔的应用前景。随着航空航天的迅速发展，恶劣的服役环境对TC4钛合金的性能和使用可靠性提出了更高要求。纳米结构材料由于独特的理化及力学性能，在世界范围内获得广泛关注。通过机械诱发局部大塑性变形方法制备的表面纳米结构是纳米结构材料领域最具潜力的技术之一，为改善钛合金的表层和整体性能创造了条件。国内外学者研究显示，通过在钛合金表面制备纳米结构，使钛合金的抗疲劳性能、抗腐蚀性能及扩散性能等性能得到不同程度的改善。
文献1“郭周强，葛利玲，袁航等.钛合金TC4表面纳米化及其热稳定性.材料热处理学报.2012,33(3):114～118”报道了采用超音速微粒轰击技术对TC4钛合金表面进行处理制备了表面纳米结构，并表征了表面纳米结构的组织特点。结果发现该方法获得的TC4钛合金表面纳米结构最大厚度为10μm。
上述制备方法在TC4钛合金表面成功制备出表面纳米结构，但表面纳米结构最大厚度为10μm。通过大塑性变形方法制备的表面纳米结构存在孔洞及裂纹等微观缺陷，表面纳米结构太薄将严重制约TC4钛合金表面纳米结构的有效应用。
发明内容
为了克服现有方法制备的纳米结构由于厚度薄而造成实用性差的不足，本发明提供一种TC4钛合金表面纳米结构的制备方法。该方法首先对TC4钛合金进行退火处理，再用水砂纸研磨TC4钛合金表面，并将研磨后的TC4钛合金浸于无水乙醇中超声清洗，将清洗后的TC4钛合金放入喷丸室，对TC4钛合金研磨表面进行喷丸处理。由于通过对TC4钛合金进行去应力退火处理，使其在喷丸过程中可承载弹丸更大压力和更长时间的持续高速冲击，其表面发生大应变和高应变速率的剧烈塑性变形，在喷丸过程中并通过夹具限制其表面的材料流动，从而可以大幅度增大TC4钛合金表面纳米结构的厚度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种TC4钛合金表面纳米结构的制备方法，其特点是采用以下步骤：
步骤一、在热处理炉中对TC4钛合金进行退火处理，处理条件为：加热温度600～650℃，保温时间1～1.5h，空冷至室温；
步骤二、依次采用80#、240#、600#水砂纸研磨TC4钛合金表面，并将研磨后的TC4钛合金浸于无水乙醇中超声清洗；
步骤三、将清洗后的TC4钛合金放入夹具中，使钛合金研磨表面与夹具上表面平齐；
步骤四、将夹具放入喷丸室，对TC4钛合金研磨表面进行喷丸处理，具体工艺参数为：弹丸尺寸Φ0.6～Φ1.2mm，空气压力0.25～0.35MPa，喷丸时间30～60min。
本发明的有益效果是：该方法首先对TC4钛合金进行退火处理，再用水砂纸研磨TC4钛合金表面，并将研磨后的TC4钛合金浸于无水乙醇中超声清洗，将清洗后的TC4钛合金放入喷丸室，对TC4钛合金研磨表面进行喷丸处理。由于通过对TC4钛合金进行去应力退火处理，使其在喷丸过程中可承载弹丸更大压力和更长时间的持续高速冲击，其表面将发生大应变和高应变速率的剧烈塑性变形，在喷丸过程中并通过夹具限制其表面的材料流动，从而大幅度增大了TC4钛合金表面纳米结构的厚度。经测试，本发明制备的TC4钛合金表面纳米结构的厚度由背景技术的10μm提高到31～40μm，最高达到了40μm，该表面纳米结构的厚度比背景技术的纳米结构厚度提高了300％。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明TC4钛合金表面纳米结构的制备方法实例1制备的TC4钛合金表面纳米结构的扫描电镜照片。
图2(a)是本发明TC4钛合金表面纳米结构的制备方法实例1制备的TC4钛合金表面纳米结构的透射电镜明场照片；图2(b)是本发明TC4钛合金表面纳米结构的制备方法实例1制备的TC4钛合金表面纳米结构的透射电镜暗场照片；图2(c)是本发明TC4钛合金表面纳米结构的制备方法实例1制备的TC4钛合金表面纳米结构的透射电镜选区电子衍射照片。
具体实施方式
以下实施例参照图1-2。
实施例1。
(1)在热处理炉中对TC4钛合金进行退火处理，处理条件为：加热温度600℃，保温时间1.5h，空冷至室温；
(2)依次采用80#、240#、600#水砂纸研磨TC4钛合金表面，并将研磨后的TC4钛合金浸于无水乙醇中超声清洗；
(3)将清洗后的TC4钛合金放入夹具中，使钛合金研磨表面与夹具上表面平齐；
(4)将夹具放入喷丸室，对TC4钛合金研磨表面进行喷丸处理，具体工艺参数为：弹丸尺寸Φ0.6mm，空气压力0.25MPa，喷丸时间60min。
经测试，本实施例制备的TC4钛合金表面纳米结构的厚度为40μm。
从图1可以看出，喷丸处理后TC4钛合金表面发生剧烈塑性变形，晶界不可分辨的剧烈变形层厚115μm。从图2可以看出，明场像及暗场像中晶粒极其细小，同时选区电子衍射花样为连续环状，从而证明本实施例成功制备出了TC4钛合金表面纳米结构。
实施例2。
(1)在热处理炉中对TC4钛合金进行退火处理，处理条件为：加热温度630℃，保温时间1.3h，空冷至室温；
(2)依次采用80#、240#、600#水砂纸研磨TC4钛合金表面，并将研磨后的TC4钛合金浸于无水乙醇中超声清洗；
(3)将清洗后的TC4钛合金放入夹具中，使钛合金研磨表面与夹具上表面平齐；
(4)将夹具放入喷丸室，对TC4钛合金研磨表面进行喷丸处理，具体工艺参数为：弹丸尺寸Φ1.2mm，空气压力0.30MPa，喷丸时间30min。
经测试，本实施例制备的TC4钛合金表面纳米结构的厚度为31μm。
实施例3。
(1)在热处理炉中对TC4钛合金进行退火处理，处理条件为：加热温度650℃，保温时间1h，空冷至室温；
(2)依次采用80#、240#、600#水砂纸研磨TC4钛合金表面，并将研磨后的TC4钛合金浸于无水乙醇中超声清洗；
(3)将清洗后的TC4钛合金放入夹具中，使钛合金研磨表面与夹具上表面平齐；
(4)将夹具放入喷丸室，对TC4钛合金研磨表面进行喷丸处理，具体工艺参数为：弹丸尺寸Φ0.8mm，空气压力0.35MPa，喷丸时间50min。
经测试，本实施例制备的TC4钛合金表面纳米结构的厚度为33μm。

Claims (1)

1.一种TC4钛合金表面纳米结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、在热处理炉中对TC4钛合金进行退火处理，处理条件为：加热温度600～650℃，保温时间1～1.5h，空冷至室温；
步骤二、依次采用80#、240#、600#水砂纸研磨TC4钛合金表面，并将研磨后的TC4钛合金浸于无水乙醇中超声清洗；
步骤三、将清洗后的TC4钛合金放入夹具中，使钛合金研磨表面与夹具上表面平齐；
步骤四、将夹具放入喷丸室，对TC4钛合金研磨表面进行喷丸处理，具体工艺参数为：弹丸尺寸Φ0.6～Φ1.2mm，空气压力0.25～0.35MPa，喷丸时间30～60min。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105970127B (zh) * 2016-05-25 2018-01-12 南京航空航天大学 一种实现双相钛合金管状零件内外表面纳米化结构的方法
CN108411085B (zh) * 2018-01-30 2020-01-03 山东大学 一种在纯钛表面获得纳米晶-非晶复合层的装置及其制备方法
CN108411232B (zh) * 2018-04-24 2020-06-19 西北工业大学 一种tc4合金表面处理方法
CN108342671A (zh) * 2018-05-10 2018-07-31 西北工业大学 Tc4合金表层梯度纳米结构的高能喷丸制备方法
CN111876706A (zh) * 2020-06-30 2020-11-03 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种薄壁损伤容限型tc4-dt钛合金零件的热处理方法
CN115041800A (zh) * 2022-06-09 2022-09-13 中国科学院金属研究所 一种提高材料扩散连接强度降低扩散连接温度的表面处理工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4811584A (en) * 1985-06-03 1989-03-14 Brimm Daniel J Thermal processing methods
CN1718835A (zh) * 2005-06-27 2006-01-11 上海交通大学 纳米化降低钛和钛合金材料弹性模量的方法
CN101020946A (zh) * 2007-02-14 2007-08-22 大连交通大学 利用复合喷丸强化提高钛金属疲劳强度的方法
CN101244483A (zh) * 2008-03-20 2008-08-20 重庆大学 钛合金与不锈钢表面自纳米化扩散焊接工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4811584A (en) * 1985-06-03 1989-03-14 Brimm Daniel J Thermal processing methods
CN1718835A (zh) * 2005-06-27 2006-01-11 上海交通大学 纳米化降低钛和钛合金材料弹性模量的方法
CN101020946A (zh) * 2007-02-14 2007-08-22 大连交通大学 利用复合喷丸强化提高钛金属疲劳强度的方法
CN101244483A (zh) * 2008-03-20 2008-08-20 重庆大学 钛合金与不锈钢表面自纳米化扩散焊接工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
钛合金表面高能喷丸纳米化后的组织与性能;张聪慧等;《热加工工艺》;20060131;第35卷(第1期);第5-7页 *
高能喷丸TA17近α 钛合金晶粒细化机制;韩靖等;《中国有色金属学报》;20080531;第18卷(第5期);第799-804页 *

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