CN106180251B - 一种tc20钛合金细晶棒材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法，选取纵、横向组织均匀的TC20钛合金锻坯，置于步进式电阻炉中，在相变点以下高温加热，采用一火次多道次对锻坯轧进行精锻；然后在相变点以下将经步骤1精锻的坯料采用步进式电阻炉中加热，并进行单火多道次轧制；最后对其进行热处理，矫直磨光，即得到TC20钛合金细晶棒材。采用本发明方法可以生产出Φ8～Φ15mm横向组织均匀的细晶TC20棒材，比常规轧制工艺生产的棒材横向组织细小均匀，满足GB/T 13810‑2007评级图A1‑A3级，各项性能也达到了外科植入物用TC20棒材的标准要求。

Description

一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法
技术领域
本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法。
背景技术
TC20(名义成分Ti-6Al-7Nb)钛合金具有低的密度、合适的强度和高的疲劳强度以及优良的生物相容性、耐腐蚀性、可加工性等特点，被作为生物医用材料广泛使用。
GB/T 13810-2007对外科植入物用TC20钛合金的显微组织规定：为α+β组织，且应符合图谱的A1-A9级。部分医疗器械厂商要求Φ8～Φ15mm TC20钛合金棒材的组织满足图谱A1-A3级。TC20钛合金工艺性能不佳，传统热加工工艺可得到等轴α+β转变组织，可满足标准图谱的A5-A9级。故采用常规的制备方法很难稳定生产出组织细小(A1-A3级)的Φ8～Φ15mm棒材。
发明内容
本发明的目的是提供一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法，用以制备Φ8～Φ15mm的TC20钛合金细晶棒材，解决了TC20棒材Φ8～Φ15mm常规轧制生产工艺产生的横向显微组织不均匀，晶粒粗大的问题。
1.本发明所采用的技术方案是：一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，精锻：
选取纵、横向组织均匀的TC20钛合金锻坯，置于步进式电阻炉中，在相变点以下高温加热，采用一火多道次对锻坯轧进行精锻；
步骤2，轧制：
在相变点以下将经步骤1精锻的坯料采用步进式电阻炉中加热，并进行单火多道次轧制；
步骤3，热处理：
对经步骤2轧制后的坯料进行热处理，然后矫直磨光，即得到TC20钛合金细晶棒材。
本发明的特点还在于，
步骤1中加热温度为相变点以下20℃～40℃，炉内充分保温，保温时间70min以上。
步骤1中精锻过程中坯料的每道次变形量为20％～35％，累计变形量为70％～80％。
步骤2中加热温度为相变点以下70℃～100℃，炉内充分保温，保温时间50min以上。
步骤2中轧制过程中坯料的每道次变形量为25％～40％，累计变形量为90％～98％。
步骤3中热处理温度为780℃～830℃，保温时间为1～2h。
步骤3中得到的TC20钛合金细晶棒材规格为Φ8～Φ15mm。
本发明的有益效果是，一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法，通过变形方式、加热温度、道次变形量以及单火次累计变形量来控制棒材的组织，能使该钛合金棒材横向组织细小均匀，得到Φ8～Φ15mm横向组织均匀的细晶TC20棒材。比常规轧制工艺生产的棒材横向组织细小均匀，满足GB/T 13810-2007评级图A1-A3级，各项性能也达到了外科植入物用TC20棒材的标准要求。
附图说明
图1是本发明实施例2制备得到的TC20钛合金细晶棒材的横向组织高倍图；
图2是本发明实施例3制备得到的TC20钛合金细晶棒材的横向组织高倍图；
图3是本发明制备得到的TC20钛合金细晶棒材的各项力学性能图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，选取纵、横向组织均匀的TC20钛合金棒材锻坯，置于步进式电阻炉中，在相变点以下20℃～40℃加热，炉内充分保温，保温时间70min以上，采单火多道次精锻加工，每道次变形量为20％～35％，累计变形量为70％～80％；
步骤2，将经步骤1得到的精锻的棒材采用步进式电阻炉中加热，加热温度选择在相变点以下70℃～100℃，炉内充分保温，保温时间50min以上，采用单火次多道次在横列式轧机上轧制加工，每道次变形量为25％～40％，累积变形量90％～98％；
步骤3，将经步骤2轧制的的棒材在750℃～830℃下热处理1h～2h，然后矫直磨光，即得到Φ8～Φ15mm的TC20钛合金细晶棒材。
本发明提出的TC20钛合金细晶棒材加工方法，通过变形方式、加热温度、道次变形量以及单火次累计变形量来控制棒材的组织，能使该钛合金棒材横向组织细小均匀，并且性能达到了外科植入物用钛材的标准要求。
本发明方法能够生产出Φ8～Φ15mm横向组织均匀的细晶TC20棒材。比常规轧制工艺生产的棒材横向组织细小均匀，满足GB/T 13810-2007评级图A1-A3级，各项性能也达到了外科植入物用TC20棒材的标准要求。
实施例1
步骤1，选取规格为Φ90mm，纵、横向组织均匀的TC20钛合金棒材锻坯，置于步进式电阻炉中，在990℃加热，保温70min，采1火次精锻到Φ45mm(累积变形量70％)，每道次变形量为20％～31％；
步骤2，将经步骤1得到的精锻的棒材在步进式电阻炉中加热，加热温度在920℃，保温50min，采用1火次轧制到Φ10.5mm(累积变形量94％)，每道次变形量为25％～35％；
步骤3，将经步骤2轧制的棒材在830℃下热处理1h，然后矫直磨光，即得到Φ10.5mm的TC20钛合金细晶棒材。
实施例2
步骤1，选取规格为Φ110mm，纵、横向组织均匀的TC20钛合金棒材锻坯，置于步进式电阻炉中，在970℃加热，保温150min，采1火次精锻到Φ55mm(累积变形量75％)，每道次变形量为25％～35％；
步骤2，将经步骤1得到的精锻的棒材在步进式电阻炉中加热，加热温度在930℃，保温70min，采用1火次轧制到Φ8.0mm(累积变形量98％)，每道次变形量为30％～40％；
步骤3，将经步骤2轧制的的棒材在800℃下热处理1.5h，然后矫直磨光，即得到Φ8mm的TC20钛合金细晶棒材。
实施例3
步骤1，选取规格为Φ105mm，纵、横向组织均匀的TC20钛合金棒材锻坯，置于步进式电阻炉中，在980℃加热，保温130min，采1火次精锻到Φ47mm(累积变形量80％)，每道次变形量为20％～30％；
步骤2，将经步骤1得到的精锻的棒材在步进式电阻炉中加热，加热温度在940℃，保温70min，采用1火次轧制到Φ15mm(累积变形量90％)，每道次变形量为28％～40％；
步骤3，将经步骤2轧制的的棒材在750℃下热处理2h，然后矫直磨光，即得到Φ15mm的TC20钛合金细晶棒材。
图1和图2分别为实施例2和3中采用本发明方法制备得到的TC20钛合金细晶棒材的横向组织高倍图，从图中可以看出丝材的横向组织均匀。图3是本发明方法制备得到的TC20钛合金细晶棒材的各项力学性能图，从图中可以看出其各项力学性能都达到了标准要求。

Claims (5)

1.一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，精锻：
选取纵、横向组织均匀的TC20钛合金锻坯，置于步进式电阻炉中，在相变点以下20℃～40℃加热，炉内充分保温，保温时间70min以上，采用一火多道次对锻坯进行精锻，精锻过程中坯料的每道次变形量为20％～35％；
步骤2，轧制：
在相变点以下将经步骤1精锻的坯料采用步进式电阻炉中加热，加热温度为相变点以下70℃～100℃，炉内充分保温，保温时间50min以上，并进行单火多道次轧制，累计变形量为90％～98％；
步骤3，热处理：
对经步骤2轧制后的坯料进行热处理，然后矫直磨光，即得到TC20钛合金细晶棒材。
2.根据权利要求1所述的一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤1中精锻累计变形量为70％～80％。
3.根据权利要求1所述的一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤2中轧制过程中坯料的每道次变形量为25％～40％。
4.根据权利要求1所述的一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤3中热处理温度为780℃～830℃，保温时间为1～2h。
5.根据权利要求1所述的一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤3中得到的TC20钛合金细晶棒材规格为Φ8～Φ15mm。
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