CN107185963A - 一种制备高性能Ti6Al4V合金板材的方法 - Google Patents

Abstract

一种制备高性能Ti6Al4V合金板材的方法，以Ti6Al4V热轧板材为原料，板材厚度为1.5mm‑3.5mm，将材料放入深冷箱内进行冷却，使轧件的温度降低到‑190℃，保温10分钟；将材料取出，进行冷轧，上轧辊轧制速度和下轧辊轧制速度分别为V1和V2，控制上下辊辊速比V1：V2＝1.1～1.2，进行轧制，轧制压下率在5％‑10％；重复轧制直到轧件总压下率达到20％‑50％，得到高性能Ti6Al4V合金板材，本发明利用超低温变形情况下钛合金变形过程形成小的晶粒尺寸，特别是细小的高V相的原理，进而提高材料的机械性能。Ti6Al4V合金在航空航天、生命医学等多领域应用前景，本发明提供的方法，能够有效地提高材料的使用寿命。

Description

一种制备高性能Ti6Al4V合金板材的方法

技术领域

本发明属于金属板材轧制技术领域，特别涉及一种制备高性能Ti6Al4V合金板材的方法。

背景技术

Ti6Al4V钛合金具有非常优越的高温性能，其在航空航天、生物材料等很多领域具有非常广泛的应用。随着制造领域轻量化的发展，在相同载荷需求下，实现提高钛合金板材机械性能以降低钛合金板材厚度具有重要的科学意义与工程应用价值。

对于钛合金材料，具有HCP结构。在低冷大塑性变形过程中，容易发生裂纹，从而使材料构件性能下降。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备高性能Ti6Al4V合金板材的方法，采用深冷异步轧制工艺，可减少钛合金板材冷变形量，制备出高质量钛合金板材，实现钛合金板材比常规板材力学性能提高10％以上。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种制备高性能Ti6Al4V合金板材的方法，包括如下步骤：

第一步：以Ti6Al4V热轧板材为原料，板材厚度为1.5mm-3.5mm；

第二步：将材料放入深冷箱内进行冷却，使轧件的温度降低到-190℃，保温10分钟；

第三步：将材料取出，进行冷轧，上轧辊轧制速度和下轧辊轧制速度分别为V1和V2，控制上下辊辊速比V1：V2＝1.1～1.2，进行轧制，轧制压下率在5％-10％；

重复第二步和第三步，直到轧件总压下率达到20％-50％，得到高性能Ti6Al4V合金板材。

与现有技术相比，本发明利用超低温变形情况下钛合金变形过程形成小的晶粒尺寸，特别是细小的高V相的原理，进而提高材料的机械性能。Ti6Al4V合金在航空航天、生命医学等多领域应用前景，本发明提供的方法，能够有效地提高材料的使用寿命。

附图说明

图1是Ti6Al4V合金板材制备流程图。

图2是EDS分析的实施例中Ti6Al4V深冷异步轧制之后材料的V元素分布图。在图中，可以看到细小的V元素分布高峰区域。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，一种制备高性能Ti6Al4V合金板材的方法，步骤如下：

第一步：以Ti6Al4V热轧板材1为原料，板材厚度为1.5mm-3.5mm。

第二步：将材料放入深冷箱2内进行冷却，使轧件的温度降低到-190℃，保温10分钟。

第三步：将材料取出，进行冷轧。上轧辊3轧制速度和下轧辊4轧制速度分别为V1和V2，严格控制上下辊辊速比V1：V2＝1.1～1.2。根据Ti6Al4V的低温性能特征，严格控制各道次轧制压下率在5％-10％。

重复第二步和第三步，直到轧件总压下率达到20％-50％，得到高性能Ti6Al4V合金板材，由于深冷异步轧制过程中Ti6Al4V合金晶粒细化并形成小尺度的高V相材料，因此可实现材料机械性能大幅提高。

在一个实施例中，采用1.5mm的Ti6Al4V合金进行了深冷异步轧制，异速比V1：V2设置为1.2，通过多道次轧制后，轧件厚度被降低到0.8mm。经过测量，相对于普通冷轧，在相同压下率的情况下，轧件的屈服强度提高了19.7％。图2为采用深冷轧制Ti6Al4V的微观组织照片，其中，可以看出存在较小尺寸的高V分布区域。这些纳米尺寸的V富集区域是提高材料性能的关键因素。

Claims (1)

1.一种制备高性能Ti6Al4V合金板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：以Ti6Al4V热轧板材为原料，板材厚度为1.5mm-3.5mm；

第二步：将材料放入深冷箱内进行冷却，使轧件的温度降低到-190℃，保温10分钟；

第三步：将材料取出，进行冷轧，上轧辊轧制速度和下轧辊轧制速度分别为V1和V2，控制上下辊辊速比V1：V2＝1.1～1.2，进行轧制，轧制压下率在5％-10％；

重复第二步和第三步，直到轧件总压下率达到20％-50％，得到高性能Ti6Al4V合金板材。