CN107012364A - 一种高强度耐疲劳钛环及其制备方法 - Google Patents

一种高强度耐疲劳钛环及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107012364A
CN107012364A CN201710173454.2A CN201710173454A CN107012364A CN 107012364 A CN107012364 A CN 107012364A CN 201710173454 A CN201710173454 A CN 201710173454A CN 107012364 A CN107012364 A CN 107012364A
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanacycle
fatigue
strength
resistant
titanium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201710173454.2A
Other languages
English (en)
Inventor
郭和谦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201710173454.2A priority Critical patent/CN107012364A/zh
Publication of CN107012364A publication Critical patent/CN107012364A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/361—Removing material for deburring or mechanical trimming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/16—Acidic compositions
    • C23F1/26—Acidic compositions for etching refractory metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/10—Other heavy metals
    • C23G1/106—Other heavy metals refractory metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

本发明提供一种高强度耐疲劳钛环及其制备方法，该高强度耐疲劳钛环为Ti‑Al‑Mo‑V‑Cr系合金，其中Ti合金中含有横纵向之比为1‑3的初生α相，具体制备方法为：采用海绵钛、纯Al、纯Cr、Al‑Mo中间合金、Al‑V中间合金、Ti‑Mo中间合金配料，纯度大于99％压制成自耗电极，经过二次真空自耗电弧炉熔炼，制成Ti‑Al‑Mo‑V‑Cr合金铸锭；然后经开坯，变形，经过多次降温至750‑820℃镦粗拔长，积累变形量大于70％，制成棒材或者板材Ti铸锭；经锻造、轧制、热处理、校平和机加工后制成钛板条；将钛板条清洗去除表面脏污，然后用激光雕刻钛版条格表面，再用卷圆机将雕刻后的钛板条卷圆成钛环，最后清洗烘干得到高强度耐疲劳钛环。

Description

一种高强度耐疲劳钛环及其制备方法
技术领域
本发明属于钛环材料技术领域，具体涉及一种高强度耐疲劳钛环及其制备方法。
背景技术
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，因其具有质轻、高强、耐蚀、耐热、无磁等一系列优良性能，以及形状记忆、超导、储氢、生物相容性四大独特功能。根据在钛中加入β稳定元素的多少及退火后的组织，钛及钛合金分为三大类：α钛合金、β钛合金、α+β钛合金，具有比强度高、耐腐蚀性好等优点，已被广泛应用于航空、航天、车辆工程和生物医学工程等领域。高强高韧钛合金是指抗拉强度再1000MPa以上，断裂韧性在55MPa·m以上的钛合金。
钛元素对人体无毒，质量轻，强度高，具有非常好的生物相容性，钛合金Ti4Al4V、Ti6Al17Nb、Ti13Nb13Zr等作为医用金属材料在生物学性能、植入试验和临床等方面有所研究。中国专利CN 106346098A公开的一种人造视网膜中镀金Al2O3陶瓷与镀金钛环的连接方法，利用金箔片连接镀金Al2O3陶瓷与镀金钛环，在真空加热加压固化，得到接头组织致密、气密性好的镀金Al2O3陶瓷与镀金钛环接头。但是目前基于钛环制备方法的报道并不多见。中国专利CN 101920435B公开的溅射钽环件的制备工艺，将钽条卷圆后，焊接，热处理，整形，内外表面滚花，切断焊口，端口滚花，焊接槽口，酸洗，喷砂，超声清洗得到。该方法制备的环件需要滚花刀决定，需要滚花几次，效率低，也容易滚花后纹路不一致，耗时耗力，而且钛合金环件经常受到一些外界的冲击和重复疲劳使用，需要钛合金具有优良的动态承载能力。因此制备一种高强度的钛环，保证其在冲击和疲劳使用下保持构建结构的完整性和尺寸的稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强度耐疲劳钛环及其制备方法，该高强度耐疲劳钛环为Ti-Al-Mo-V-Cr系合金，其中Ti合金中含有横纵向之比为1-3的初生α相，采用海绵钛、纯Al、纯Cr、Al-Mo中间合金、Al-V中间合金、Ti-Mo中间合金配料，压制成自耗电极，经过二次真空自耗电弧炉熔炼，制成铸锭；然后经开坯，变形，经过多次降温镦粗拔长、锻造、轧制、热处理、校平、机加工、清洗、激光雕刻、卷圆成钛环，最后清洗烘干得到高强度耐疲劳钛环。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种高强度耐疲劳钛环，所述高强度耐疲劳钛环为Ti-Al-Mo-V-Cr系合金，合金中各组分重量百分比为Al：3.5-5.5％，V：4-8％，Cr:5-7％,Mo：3-7％，杂质含量＜0.2％，余量为Ti合金，所述Ti合金中含有初生α相的质量比为3-15％，初生条状α相的横纵向之比为1-3。
作为上述技术方案的优选，所述高强度耐疲劳钛环的最大均匀塑形应变大于0.25，冲击吸收功大于300MJ/m3。
本发明还提供一种高强度耐疲劳钛环的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用海绵钛、纯Al、纯Cr、Al-Mo中间合金、Al-V中间合金、Ti-Mo中间合金配料，纯度大于99％压制成自耗电极，经过二次真空自耗电弧炉熔炼，制成Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭；
(2)将Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭在950-1100℃开坯，变形量60％，经过多次降温至750-820℃镦粗拔长，积累变形量大于70％，制成棒材或者板材Ti铸锭；
(3)将Ti铸锭经锻造、轧制、热处理、校平和机加工后制成钛板条；
(4)将钛板条清洗去除表面脏污，然后用激光雕刻钛版条格表面，再用卷圆机将雕刻后的钛板条卷圆成钛环，最后清洗烘干得到高强度耐疲劳钛环。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭中各组分重量百分比为Al：3.5-5.5％，V：4-8％，Cr:5-7％,Mo：3-7％，杂质含量＜0.2％，余量为Ti合金，所述Ti合金中含有初生α相的质量比为3-15％，初生条状α相的横纵向之比为1-3。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，热处理的温度为880-1200℃，保温时间为0.5-2h，校平后平面度≤1mm，机加工后钛板条平面度≤0.3mm，厚度极差≤0.2mm，表面粗糙度Ra≤1.6μm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，激光器脉冲宽度为10-100ns，脉冲频率为20-100kHz，激光平均功率为20-200w，雕刻线速度为1000-3000mm/s，分层雕刻纹路，每层厚度为0.05-0.2mm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，激光雕刻的纹理为菱形、正六边形或者圆形。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，钛环的圆度≤1mm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，清洗为先采用硝酸和氢氟酸金相腐蚀剂进行酸洗，酸洗时间为5-15min，再用清水冲洗，无水乙醇脱水。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，金相腐蚀剂中的组分，按体积百分比为：硝酸质量浓度为20-35％，氢氟酸质量浓度为4-10％，乙醇为10-20％，丙酮为5-10％，其余为水。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的高强度耐疲劳钛环中的钛合金含有初生α相，初生α相的横纵向之比和含量有利于提高钛环的耐冲击性和耐疲劳性，且将钛合金铸锭采用高温热处理后形成软态，再经卷圆，应力小，制备的钛环采用激光雕刻形成菱形、正六边形或者圆形纹理，激光雕刻的精度高，可确保钛环表面纹路和加工尺寸的一致性和稳定性，且激光雕刻的效率高，不必重复操作，降低人力物力，最后钛合金经金相腐蚀剂处理，金相组织中晶界清晰。
(2)本发明制备的高强度耐疲劳钛环具有最大均匀塑形应变大于0.25，冲击吸收功大于300MJ/m3，具有优异的高强度和耐疲劳性能，且钛环的制备方法高效稳定，可作为医疗器械和溅射靶材。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)采用0级海绵钛、纯度＞99％的纯Al、纯度＞99％的纯Cr、Al-85Mo中间合金、Al-85V中间合金、Ti-32Mo中间合金配料，纯度大于99％压制成自耗电极，经过二次真空自耗电弧炉熔炼，制成Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭，其中Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭中各组分重量百分比为Al：3.5％，V：6％，Cr:6％,Mo：5％，杂质含量＜0.2％，余量为Ti合金，所述Ti合金中含有初生α相的质量比为8％，初生条状α相的横纵向之比为1-2.5。
(2)将Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭在1050℃开坯，变形量60％，经过多次降温换向锻造，终锻温度为760-810℃，积累变形量为80％，制成900×75×35mm的方棒Ti铸锭。
(3)将Ti铸锭锻造成170×60mm的方坯，单向轧制至厚度6mm，960℃/0.5-2h退火后校平，校平后平面度为0.6mm，切割成900×55mm的长板条，数控铣加工至893×50.5×3.2mm，钛板条平面度为0.2mm，厚度极差0.13mm，表面粗糙度Ra为1.1μm校平和机加工后制成钛板条。
(4)将钛板条清洗去除表面脏污，然后用激光雕刻钛版条格表面，选用脉冲宽度为50ns，脉冲频率为20-100kHz，激光平均功率为60w，雕刻线速度为1500mm/s，在钛长板条上分层雕刻菱形纹路，每层厚度为0.05mm，持续时间为5h，再用卷圆机将雕刻后的钛板条卷圆成圆度为0.8mm的钛环，最后先采用硝酸和氢氟酸金相腐蚀剂进行酸洗，酸洗时间为5min，再用清水冲洗，无水乙醇脱水，得到高强度耐疲劳钛环，其中金相腐蚀剂中的组分，按体积百分比为：硝酸质量浓度为20％，氢氟酸质量浓度为5％，乙醇为10％，丙酮为5％，其余为水。
实施例2：
(1)采用0级海绵钛、纯度＞99％的纯Al、纯度＞99％的纯Cr、Al-85V中间合金、Ti-32Mo中间合金配料，纯度大于99％压制成自耗电极，经过二次真空自耗电弧炉熔炼，制成Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭，其中Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭中各组分重量百分比为Al：4％，V：5％，Cr:6％,Mo：5％，杂质含量＜0.2％，余量为Ti合金，所述Ti合金中含有初生α相的质量比为15％，初生条状α相的横纵向之比为1-3。
(2)将Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭在1050℃开坯，变形量60％，经过多次降温换向锻造，终锻温度为760-780℃，积累变形量为75％，制成φ18mm的棒材Ti铸锭。
(3)将Ti铸锭锻造成170×60mm的方坯，单向轧制至厚度5.6mm，885℃/0.5-2h退火后校平，校平后平面度为0.4mm，切割成900×55mm的长板条，数控铣加工至893×50.5×3.2mm，钛板条平面度为0.16mm，厚度极差0.1mm，表面粗糙度Ra为0.8μm校平和机加工后制成钛板条。
(4)将钛板条清洗去除表面脏污，然后用激光雕刻钛版条格表面，选用脉冲宽度为10ns，脉冲频率为20-100kHz，激光平均功率为50w，雕刻线速度为3000mm/s，在钛长板条上分层雕刻正六边形纹路，每层厚度为0.1mm，持续时间为7h，再用卷圆机将雕刻后的钛板条卷圆成圆度为0.8mm的钛环，最后先采用硝酸和氢氟酸金相腐蚀剂进行酸洗，酸洗时间为6min，再用清水冲洗，无水乙醇脱水，得到高强度耐疲劳钛环，其中金相腐蚀剂中的组分，按体积百分比为：硝酸质量浓度为30％，氢氟酸质量浓度为4％，乙醇为20％，丙酮为10％，其余为水。
实施例3：
(1)采用0级海绵钛、纯度＞99％的纯Al、纯度＞99％的纯Cr、Al-85Mo中间合金、Al-85V中间合金、Ti-32Mo中间合金配料，纯度大于99％压制成自耗电极，经过二次真空自耗电弧炉熔炼，制成Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭，其中Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭中各组分重量百分比为Al：4.5％，V：6％，Cr:6％,Mo：5％，杂质含量＜0.2％，余量为Ti合金，所述Ti合金中含有初生α相的质量比为3.5％，初生条状α相的横纵向之比为2-3。
(2)将Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭在1050℃开坯，变形量60％，经过多次降温换向锻造，终锻温度为760-790℃，积累变形量为85％，制成30×30×1000mm的板材Ti铸锭。
(3)将Ti铸锭锻造成170×60mm的方坯，单向轧制至厚度5.5mm，1200℃/2h退火后校平，校平后平面度为0.35mm，切割成900×55mm的长板条，数控铣加工至893×50.5×3.2mm，钛板条平面度为0.18mm，厚度极差0.12mm，表面粗糙度Ra为0.7μm校平和机加工后制成钛板条。
(4)将钛板条清洗去除表面脏污，然后用激光雕刻钛版条格表面，选用脉冲宽度为90ns，脉冲频率为80kHz，激光平均功率为120w，雕刻线速度为1500mm/s，在钛长板条上分层雕刻圆形纹路，每层厚度为0.15mm，持续时间为5h，再用卷圆机将雕刻后的钛板条卷圆成圆度为1mm的钛环，最后先采用硝酸和氢氟酸金相腐蚀剂进行酸洗，酸洗时间为10min，再用清水冲洗，无水乙醇脱水，得到高强度耐疲劳钛环，其中金相腐蚀剂中的组分，按体积百分比为：硝酸质量浓度为20％，氢氟酸质量浓度为7％，乙醇为15％，丙酮为8％，其余为水。
实施例4：
(1)采用0级海绵钛、纯度＞99％的纯Al、纯度＞99％的纯Cr、Al-60V中间合金、Ti-32Mo中间合金配料，纯度大于99％压制成自耗电极，经过二次真空自耗电弧炉熔炼，制成Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭，其中Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭中各组分重量百分比为Al：5％，V：5％，Cr:6.5％,Mo：3.5％，杂质含量＜0.2％，余量为Ti合金，所述Ti合金中含有初生α相的质量比为14％，初生条状α相的横纵向之比为1.5。
(2)将Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭在1100℃开坯，变形量60％，经过多次降温换向锻造，终锻温度为750-820℃，积累变形量大于70％，制成900×75×35mm的板材Ti铸锭。
(3)将Ti铸锭锻造成170×60mm的方坯，单向轧制至厚度6mm，880℃/0.5-2h退火后校平，校平后平面度为0.6mm，切割成900×55mm的长板条，数控铣加工至893×50.5×3.2mm，钛板条平面度为0.15mm，厚度极差0.12mm，表面粗糙度Ra为1.0μm校平和机加工后制成钛板条。
(4)将钛板条清洗去除表面脏污，然后用激光雕刻钛版条格表面，选用脉冲宽度为100ns，脉冲频率为20kHz，激光平均功率为20w，雕刻线速度为1000mm/s，在钛长板条上分层雕刻菱形纹路，每层厚度为0.1mm，持续时间为5h，再用卷圆机将雕刻后的钛板条卷圆成圆度为0.8mm的钛环，最后先采用硝酸和氢氟酸金相腐蚀剂进行酸洗，酸洗时间为15min，再用清水冲洗，无水乙醇脱水，得到高强度耐疲劳钛环，其中金相腐蚀剂中的组分，按体积百分比为：硝酸质量浓度为20％，氢氟酸质量浓度为4％，乙醇为10％，丙酮为10％，其余为水。
实施例5：
(1)采用0级海绵钛、纯度＞99％的纯Al、纯度＞99％的纯Cr、Al-60V中间合金、Ti-32Mo中间合金配料，纯度大于99％压制成自耗电极，经过二次真空自耗电弧炉熔炼，制成Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭，其中Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭中各组分重量百分比为Al：5.2％，V：4％，Cr:5％,Mo：6.5％，杂质含量＜0.2％，余量为Ti合金，所述Ti合金中含有初生α相的质量比为10％，初生条状α相的横纵向之比为1-3。
(2)将Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭在1050℃开坯，变形量60％，经过多次降温换向锻造，终锻温度为760-800℃，积累变形量为90％，制成900×55×35mm的棒材或者板材Ti铸锭。
(3)将Ti铸锭锻造成170×60mm的方坯，单向轧制至厚度6mm，950℃/1.5h退火后校平，校平后平面度为0.5mm，切割成900×55mm的长板条，数控铣加工至893×50.5×3.2mm，钛板条平面度为0.2mm，厚度极差0.10mm，表面粗糙度Ra为0.9μm校平和机加工后制成钛板条。
(4)将钛板条清洗去除表面脏污，然后用激光雕刻钛版条格表面，选用脉冲宽度为100ns，脉冲频率为100kHz，激光平均功率为200w，雕刻线速度为3000mm/s，在钛长板条上分层雕刻圆形纹路，每层厚度为0.2mm，持续时间为5h，再用卷圆机将雕刻后的钛板条卷圆成圆度为0.8mm的钛环，最后先采用硝酸和氢氟酸金相腐蚀剂进行酸洗，酸洗时间为5min，再用清水冲洗，无水乙醇脱水，得到高强度耐疲劳钛环，其中金相腐蚀剂中的组分，按体积百分比为：硝酸质量浓度为35％，氢氟酸质量浓度为10％，乙醇为20％，丙酮为10％，其余为水。
实施例6：
(1)采用0级海绵钛、纯度＞99％的纯Al、纯度＞99％的纯Cr、Al-85Mo中间合金、Al-85V中间合金、Ti-32Mo中间合金配料，纯度大于99％压制成自耗电极，经过二次真空自耗电弧炉熔炼，制成Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭，其中Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭中各组分重量百分比为Al：3.5％，V：8％，Cr:7％,Mo：7％，杂质含量＜0.2％，余量为Ti合金，所述Ti合金中含有初生α相的质量比为15％，初生条状α相的横纵向之比为1-3。
(2)将Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭在1100℃开坯，变形量60％，经过多次降温换向锻造，终锻温度为780-820℃，积累变形量为75％，制成900×75×35mm的板材Ti铸锭。
(3)将Ti铸锭锻造成170×60mm的方坯，单向轧制至厚度6mm，880-1200℃/0.5-2h退火后校平，校平后平面度为0.6mm，切割成900×55mm的长板条，数控铣加工至893×50.5×3.2mm，钛板条平面度为0.2mm，厚度极差0.13mm，表面粗糙度Ra为1.0μm校平和机加工后制成钛板条。
(4)将钛板条清洗去除表面脏污，然后用激光雕刻钛版条格表面，选用脉冲宽度为50ns，脉冲频率为80kHz，激光平均功率为100w，雕刻线速度为2000mm/s，在钛长板条上分层雕刻正六边形纹路，每层厚度为0.15mm，持续时间为5h，再用卷圆机将雕刻后的钛板条卷圆成圆度为0.8mm的钛环，最后先采用硝酸和氢氟酸金相腐蚀剂进行酸洗，酸洗时间为10min，再用清水冲洗，无水乙醇脱水，得到高强度耐疲劳钛环，其中金相腐蚀剂中的组分，按体积百分比为：硝酸质量浓度为25％，氢氟酸质量浓度为7％，乙醇为15％，丙酮为7％，其余为水。
经检测，实施例1-6制备的高强度耐疲劳钛环进行霍普金森压杆试验测得的最大均匀塑形应变、冲击吸收功的结果如下所示：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
最大均匀塑形应变 0.28 0.25 0.26 0.38 0.35 0.31
冲击吸收功(MJ/m3) 310 300 310 365 345 325
由上表可见，本发明制备的高强度耐疲劳钛环耐冲击性和尺寸稳定性好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种高强度耐疲劳钛环，其特征在于：所述高强度耐疲劳钛环为Ti-Al-Mo-V-Cr系合金，合金中各组分重量百分比为Al：3.5-5.5％，V：4-8％，Cr:5-7％,Mo：3-7％，杂质含量＜0.2％，余量为Ti合金，所述Ti合金中含有初生α相的质量比为3-15％，初生条状α相的横纵向之比为1-3。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐疲劳钛环，其特征在于：所述高强度耐疲劳钛环的最大均匀塑形应变大于0.25，冲击吸收功大于300MJ/m3。
3.一种高强度耐疲劳钛环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用海绵钛、纯Al、纯Cr、Al-Mo中间合金、Al-V中间合金、Ti-Mo中间合金配料，纯度大于99％压制成自耗电极，经过二次真空自耗电弧炉熔炼，制成Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭；
(2)将Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭在950-1100℃开坯，变形量60％，经过多次降温至750-820℃镦粗拔长，积累变形量大于70％，制成棒材或者板材Ti铸锭；
(3)将Ti铸锭经锻造、轧制、热处理、校平和机加工后制成钛板条；
(4)将钛板条清洗去除表面脏污，然后用激光雕刻钛版条格表面，再用卷圆机将雕刻后的钛板条卷圆成钛环，最后清洗烘干得到高强度耐疲劳钛环。
4.根据权利要求3所述的一种高强度耐疲劳钛环的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，Ti-Al-Mo-V-Cr合金铸锭中各组分重量百分比为Al：3.5-5.5％，V：4-8％，Cr:5-7％,Mo：3-7％，杂质含量＜0.2％，余量为Ti合金，所述Ti合金中含有初生α相的质量比为3-15％，初生条状α相的横纵向之比为1-3。
5.根据权利要求3所述的一种高强度耐疲劳钛环的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，热处理的温度为880-1200℃，保温时间为0.5-2h，校平后平面度≤1mm，机加工后钛板条平面度≤0.3mm，厚度极差≤0.2mm，表面粗糙度Ra≤1.6μm。
6.根据权利要求3所述的一种高强度耐疲劳钛环的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，激光器脉冲宽度为10-100ns，脉冲频率为20-100kHz，激光平均功率为20-200w，雕刻线速度为1000-3000mm/s，分层雕刻纹路，每层厚度为0.05-0.2mm。
7.根据权利要求3所述的一种高强度耐疲劳钛环的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，激光雕刻的纹理为菱形、正六边形或者圆形。
8.根据权利要求3所述的一种高强度耐疲劳钛环的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，钛环的圆度≤1mm。
9.根据权利要求3所述的一种高强度耐疲劳钛环的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，清洗为先采用硝酸和氢氟酸金相腐蚀剂进行酸洗，酸洗时间为5-15min，再用清水冲洗，无水乙醇脱水。
10.根据权利要求3所述的一种高强度耐疲劳钛环的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，金相腐蚀剂中的组分，按体积百分比为：硝酸质量浓度为20-35％，氢氟酸质量浓度为4-10％，乙醇为10-20％，丙酮为5-10％，其余为水。
CN201710173454.2A 2017-03-22 2017-03-22 一种高强度耐疲劳钛环及其制备方法 Withdrawn CN107012364A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710173454.2A CN107012364A (zh) 2017-03-22 2017-03-22 一种高强度耐疲劳钛环及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710173454.2A CN107012364A (zh) 2017-03-22 2017-03-22 一种高强度耐疲劳钛环及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107012364A true CN107012364A (zh) 2017-08-04

Family

ID=59439711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710173454.2A Withdrawn CN107012364A (zh) 2017-03-22 2017-03-22 一种高强度耐疲劳钛环及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107012364A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108098268A (zh) * 2017-12-18 2018-06-01 西安赛特思迈钛业有限公司 一种高尺寸精度医用钛合金板材的加工方法
CN108374152A (zh) * 2018-03-28 2018-08-07 西北有色金属研究院 一种制备钼钛合金溅射靶材的方法
CN109439936A (zh) * 2018-12-19 2019-03-08 宝钛集团有限公司 一种中强高韧钛合金超大规格环材的制备方法
CN113020914A (zh) * 2021-03-17 2021-06-25 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种Ti环零件的加工方法
CN113458717A (zh) * 2021-06-02 2021-10-01 苏州市锐意金属制品有限公司 一种航空领域用金属件生产成型工艺
CN113897513A (zh) * 2021-10-12 2022-01-07 西安稀有金属材料研究院有限公司 一种1200MPa级耐硝酸腐蚀高强度钛合金及其制备方法
CN114770049A (zh) * 2022-05-13 2022-07-22 无锡华美新材料有限公司 一种5g通讯pcb制造用超硬模板制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1031569A (zh) * 1987-08-24 1989-03-08 北京有色金属研究总院 高强度高韧性钛合金
CN105525141A (zh) * 2015-12-22 2016-04-27 北京有色金属研究总院 一种耐高速冲击高强高韧钛合金
CN106493525A (zh) * 2016-12-23 2017-03-15 有研亿金新材料有限公司 一种溅射钛环的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1031569A (zh) * 1987-08-24 1989-03-08 北京有色金属研究总院 高强度高韧性钛合金
CN105525141A (zh) * 2015-12-22 2016-04-27 北京有色金属研究总院 一种耐高速冲击高强高韧钛合金
CN106493525A (zh) * 2016-12-23 2017-03-15 有研亿金新材料有限公司 一种溅射钛环的制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108098268A (zh) * 2017-12-18 2018-06-01 西安赛特思迈钛业有限公司 一种高尺寸精度医用钛合金板材的加工方法
CN108374152A (zh) * 2018-03-28 2018-08-07 西北有色金属研究院 一种制备钼钛合金溅射靶材的方法
CN109439936A (zh) * 2018-12-19 2019-03-08 宝钛集团有限公司 一种中强高韧钛合金超大规格环材的制备方法
CN113020914A (zh) * 2021-03-17 2021-06-25 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种Ti环零件的加工方法
CN113458717A (zh) * 2021-06-02 2021-10-01 苏州市锐意金属制品有限公司 一种航空领域用金属件生产成型工艺
CN113897513A (zh) * 2021-10-12 2022-01-07 西安稀有金属材料研究院有限公司 一种1200MPa级耐硝酸腐蚀高强度钛合金及其制备方法
CN114770049A (zh) * 2022-05-13 2022-07-22 无锡华美新材料有限公司 一种5g通讯pcb制造用超硬模板制造方法
CN114770049B (zh) * 2022-05-13 2023-12-15 无锡华美新材料有限公司 一种5g通讯pcb制造用超硬模板制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107012364A (zh) 一种高强度耐疲劳钛环及其制备方法
CN104668303B (zh) 一种优质外科植入物tc4eli钛合金薄板的加工方法
CN102703757B (zh) 一种耐腐蚀的钛铌合金以及由其制备板材和管材的方法
CN109750185A (zh) 一种超塑性成形用650℃高温钛合金薄板的制备方法
CN104651767B (zh) 一种医用tc4eli钛合金中厚板的加工方法
CN109252121B (zh) 一种薄壁纯钛制品表面针状结晶花纹的加工方法
CN103753146B (zh) 一种高压锅炉用镍基合金管生产工艺
CN104611658A (zh) 一种卷式生产ta3钛板的退火方法
CN105603258B (zh) 一种高强度锆合金及制备方法
CN104001845B (zh) 一种Ti2AlNb合金大尺寸盘件的锻造工艺方法
CN113355613B (zh) 一种提高铝合金板材综合性能的生产工艺
CN114657417B (zh) 一种适合冷变形加工的高强塑性钛合金及其制备方法
CN103447432A (zh) 一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺
CN109590330A (zh) 一种tc4eli钛合金宽幅厚板的轧制方法
WO2020259246A1 (zh) 一种高温合金无缝管及其制备方法
CN109048222A (zh) 一种3005-h16铝合金板带材的生产方法
CN106111993A (zh) 一种粉末冶金法制备铌合金板材的方法
CN113528893A (zh) 一种用于超声手术刀的tc4eli钛合金及钛合金棒材的生产方法
CN111014333A (zh) 一种医用Ti6Al4V钛合金板材的加工方法
CN108277447A (zh) 一种钛合金板材的制备方法
CN110665992B (zh) 一种小规格高强钴基合金管材的轧制加工方法
CN108145386A (zh) 一种lf2航空用导管的优化制备方法
CN106319283B (zh) 一种应用于钛餐盘的低成本钛合金板材及其制备方法
CN111496008B (zh) 一种制备航天用高精度小口径ta2管材的方法
CN110042335B (zh) 一种用于得到低含锆量钛锆合金完全再结晶组织的处理工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20170804

WW01 Invention patent application withdrawn after publication