CN116855863B - 一种钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，涉及钛合金组织调控技术的技术领域。本发明方法通过调控钛合金的组织形貌即α和β的形貌以及两相的占比，来抑制钛合金药型罩在爆轰波冲击下的裂纹形核与扩展。采用的原材料为TB6钛合金锻棒，选取爆轰样品方式为垂直于棒材轴向和平行于棒材轴向。钛合金棒材组织具有各向异性，由于选取方式不同，爆轰波所作用的面的组织类型也不同，自然对爆轰波的承载作用以及变形效果也不同。本发明通过组织调控选取了最佳的一种组织类型，其能够有效的抵抗高温高应变条件下的变形开裂，解决了药型罩用钛合金在形成冲击弹丸前的塑形失稳断裂问题，对于军事武器破甲弹制造方面的应用有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金组织调控技术的技术领域，尤其涉及一种钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，该调控可对军用破甲弹药型罩的爆轰断裂失效情况起到抑制作用。
背景技术
药型罩是破甲战斗部的重要作战单元之一，其基于聚能效应产生的爆炸成型弹丸（EFP）或者聚能射流（JET）是对装甲产生破坏毁伤效果的关键，目前已被广泛应用于军事领域。随着各种反装甲的出现，配备装甲的车辆的防护能力越来越高，急切需要研发一种更具杀伤性的破甲弹，而药型罩便是关键。
药型罩的材料是影响弹丸或射流扩孔能力和穿深效果的主要因素，高密度金属如铜、钽等或低密度金属如铝、镁等都未能完美兼具两种效果，而钛合金具有高比强度、高断裂韧性且又具有优异的锻造变形能力，密度中等，可以作为制备药型罩的优良材料来实现两种性能的结合。
另外，钛合金能够具有双相组织，不同类型的组织具有的力学性能也不同。而通过控制两相的形貌与占比、织构类型等方面便可以调控性能，根据实际用途需要，从而选择较优的组织类型。
目前，爆炸成型弹丸能发挥穿透作用的前提是爆轰作用初期，而药型罩在经历大变形时不会发生大规模的断裂，故而调控后的组织必须具有抵抗变形失效的能力。
中国专利CN111218582A公开了一种具有大开孔效果的药型罩用钛合金，其以塑性较好的B2/β相为基体，高声速和高强度的Ti-Al和Zr-Al金属间化合物为增强相，使得该合金兼具良好的强度和塑性，同时，Nb元素的添加使得钛合金具有相对较高的密度，这使得钛合金药型罩具有大开孔、高穿深的特点；显然其并不能够对相组织结构进行高效研究得出钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布，也没有对钛合金药型罩进行锻造，其所制备的烧结组织结构和性能不会给锻造组织结构和性能以相应的技术启示。
中国专利CN115164648A公开了一种TiZrVNbAl系含能高熵合金药型罩及其制备方法，显然其合金成分并非钛合金而是高熵合金，采用的制备方式也不是熔炼锻造而是熔炼、固溶以及失效工艺，相组成为呈典型的双相结构，针状的α2增强相均匀弥散分布在BCC基体相上，α2相呈有序的密排六方结构；显然该种相组成也不会给锻造组织结构和性能以相应的技术启示。
中国专利CN114959395A公开了一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金及其制备方法，所述钨合金中镍的质量分数为35-90％，钨的质量分数为10-60％，以镍为溶剂钨为溶质得到面心立方结构的镍基固溶体合金，其密度大于10g/cm3，相比现铜提高10％以上，屈服强度约为270-350MPa，伸长率达到53％以上；然而钨合金的锻造变形能力差，密度大，需要经过混料、压制、固相烧结、液相烧结才能得到，该种相组成也不会给锻造组织结构和性能以相应的技术启示。
中国专利CN108424341A公开了一种添加高活性Ti/2B纳米粉体材料的药型罩的制备方法，其密度达2.29g/cm3，入孔直径25mm，出孔直径达到35mm，通过冷等静压制备，该种相组成也不会给锻造组织结构和性能以相应的技术启示。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是当前的药型罩制备方式复杂，操作难度大，效率低，且药型罩成分选择成本较高，特别是钨镍合金、钨钴合金、高熵合金等成分选择更是如此；制备方法中大多数采用压制成型+烧结来制备，所得产品的锻造变形能力差，相组成不会给锻造组织以技术启示。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，所述钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法如下步骤：
S1、对钛合金棒材进行锻造处理，得到处理后锻材；
S2、从S1的处理后锻材中分别选取垂直于锻材轴向和平行于锻材轴向的平面作为爆轰面a和爆轰面b；
S3、对S2的爆轰面a和爆轰面b采取平面波爆轰实验检验其高温高速冲击下的变形行为和抗损伤能力，得到爆轰面a的检测结果a和爆轰面b的检测结果b；
S4、对比S3的检测结果a和检测结果b，发现垂直于锻材轴向的片面比平行于锻材轴向的片面具备更优异的抗断裂失效能力；
S5、重复步骤S1-S4，从而得出更多的垂直于锻材轴向的片面和平行于锻材轴向的片面检测结果；
S6、对S5的多种垂直于锻材轴向的片面进行比较，得到其中具备最优异抗断裂失效能力的垂直于锻材轴向的片面，然后对该片面的相结构进行检测，得出钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布。
优选地，所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法还包括S7、按照S6的钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布来制备钛合金药型罩。
优选地，所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法还包括S8、对S7中制备的钛合金药型罩进行800-900℃固溶处理，保温0.8-1.5小时，得到固溶钛合金药型罩，其中：固溶全部转化为β相，β占比为100%。
优选地，所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法还包括S8、对S7中制备的钛合金药型罩进行850℃固溶处理，保温1.0小时，得到固溶钛合金药型罩，其中：固溶全部转化为β相，β占比为100%。
优选地，所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法还包括S9、对S8中制备的固溶钛合金药型罩进行480-550℃时效处理，保温3-7小时，α相呈现颗粒状，占比为70-80%，β相为基底，占比18-29%。
优选地，所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法还包括S9、对S8中制备的固溶钛合金药型罩进行510℃时效处理，保温4小时，α相呈现颗粒状，占比为74.5%，β相为基底，占比25.2%。
优选地，S1中钛合金棒材的成分包括TB6钛合金、以及其他能够产生此类型组织的所有相关钛合金类型。
优选地，S2中爆轰面a和爆轰面b的取样都是在锻材内部进行取样，样品的尺寸为φ50×5mm或其他爆轰装置内样品尺寸。
优选地，S3中爆轰面a的检测结果a和爆轰面b的检测结果b为微观组织检测结果。
优选地，S3中平面波爆轰实验检验装置包括四层叠片的材料试样，所述四层叠片的材料试样设置在装置的最底部，所述四层叠片的材料试样上设置有主装药，所述主装药上设置有扩爆药柱，所述扩爆药柱上设置有雷管座。
优选地，S6中的相组成为初生α相成拉伸柱状，拉伸方向平行于棒材轴向；β相近似等轴状，β相中弥散分布针状二次α相。
优选地，S6中相组成，初生α相主要以(01-10)⫽轴向为主，有少部分(11-20)取向；β相主要以(001)和(110)为主。
优选地，S6中相组成，二次α相勿略不计，初生α相的体积分数占比为35.4-38.5%，β相的体积分数占比为61.5-64.6%。
上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：
上述方案，本发明提出了一种钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，可以解决现有技术中钛合金药型罩在经历爆轰大变形时发生大规模断裂的技术问题，提高了钛合金药型罩抵抗变形失效的能力，保证后续过程中弹丸的塑性变形。
本发明通过检测从钛合金锻材内部选取的多种垂直于锻材轴向和平行于锻材轴向的平面，发现垂直于锻材轴向的片面比平行于锻材轴向的片面具备更优异的抗断裂失效能力，对垂直于锻材轴向的片面进行检测比较得出钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布。
本发明能够按照所得出的钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布来制备钛合金药型罩，从而使得所制备的药型罩具备比现有药型罩更加优异的抗断裂失效能力。
另外，本发明的组织调控方法适用于几乎所有的钛合金药型罩爆轰断裂抑制，属于发明人所独创，其在钛合金锻材内部选取的多种垂直于锻材轴向和平行于锻材轴向的平面并进行检测对比的方法简单易行，爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布精准快速，适合大规模工业生产。
总之，本发明方法相对于其他传统方法，通过组织调控，使其具备以上组织特征，能够实现良好的断裂抑制效果，可解决爆轰前期钛合金在超高变形速率下的断裂失效问题，保障了后续弹丸的成型进而保证了对装甲的穿透伤害效果，利于工业生产和推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中爆轰面a和爆轰面b的取样方式示意图；
图2为本发明的一种钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中平面波爆轰实验检验的实验装置示意图，其是将爆轰面a或爆轰面b的四片叠在一起承受炸药的轰击的实验装置；
图3（a）为本发明实施例1的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材的垂直于轴向观察的组织形貌的扫描电镜图；
图3（b）为本发明实施例1的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材的沿轴向观察的组织形貌的扫描电镜图；
图3（c）为本发明实施例1的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材的垂直于轴向观察的组织形貌的扫描电镜图；
图3（d）为本发明实施例1的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材的沿轴向观察的组织形貌的扫描电镜图；
对比图3（a）、图3（b）、图3（c）、图3（d）可发现具备抗断裂失效能力的组织面即垂直于轴向观察的面以及失效面的α相与β相的特征；
图4（a）为本发明实施例1的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材的垂直于轴向观察的相分布图；
图4（b）为本发明实施例1的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材的沿轴向观察的相分布图；
对比图4（a）、图4（b）可发现具备抗断裂失效能力的组织面即垂直于轴向观察的面和失效面的钛合金的相的比例和形貌特征；
图5（a）为本发明实施例1的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材的垂直于轴向观察的组织形貌中α相和β相的极图；其中：α相主要以(01-10)⫽轴向为主，有少部分(11-20)取向；β相主要以(001)和(110)为主；
图5（b）为本发明实施例1的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材的垂直于轴向观察的组织形貌中α相和β相的极图；其中：α相主要以(01-10)⫽轴向为主，有少部分(11-20)取向；β相主要以(001)和(110)为主；
图6（a）为本发明实施例1的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材的爆轰波作用后爆轰面法向垂直于轴向的取样方式获得的飞片的形貌特征图；
图6（b）为本发明实施例1的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材的爆轰波作用后爆轰面法向平行于轴向的取样方式获得的飞片的形貌特征图；
图7为本发明实施例2的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材经过锻造-固溶处理后的组织形貌图；
图8为本发明实施例2的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材经过锻造-固溶处理后再经过爆轰波作用后的爆轰效果示意图；
图9为本发明实施例3的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材经过锻造-固溶-时效处理后的组织形貌图；
图10为本发明实施例3的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材经过锻造-固溶-时效处理后的颜色标记相图；
图11为本发明实施例3的一种TB6钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法中TB6钛合金锻材经过锻造-固溶-时效处理后再经过爆轰波作用后的爆轰效果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，所述钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法如下步骤：
S1、对TB6钛合金棒材进行锻造处理，得到处理后锻材；
S2、如图1所示，从S1的处理后锻材中分别选取垂直于锻材轴向和平行于锻材轴向的平面作为爆轰面a和爆轰面b；其中：爆轰面a和爆轰面b的取样都是在锻材内部进行取样，样品的尺寸为φ50×5mm；
S3、使用图2装置对S2的爆轰面a和爆轰面b采取平面波爆轰实验检验其高温高速冲击下的变形行为和抗损伤能力，得到爆轰面a的检测结果a和爆轰面b的检测结果b；爆轰面a的检测结果a和爆轰面b的检测结果b为微观组织检测结果；
S4、对比S3的检测结果a和检测结果b，如图3（a）、图3（b）、图3（c）、图3（d）和图6（a）、图6（b）所示，发现垂直于锻材轴向的片面比平行于锻材轴向的片面具备更优异的抗断裂失效能力；
S5、重复步骤S1-S4，从而得出更多的垂直于锻材轴向的片面和平行于锻材轴向的片面检测结果；
S6、对S5的多种垂直于锻材轴向的片面进行比较，得到其中具备最优异抗断裂失效能力的垂直于锻材轴向的片面，然后对该片面的相结构进行检测，得出钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布；其中：如图4（a）、图4（b）和图5（a）、图5（b）所示，相组成为初生α相成拉伸柱状，拉伸方向平行于棒材轴向，初生α相主要以(01-10)⫽轴向为主，有少部分(11-20)取向；β相近似等轴状，β相中弥散分布针状二次α相，β相主要以(001)和(110)为主，二次α相勿略不计，初生α相的体积分数占比为35.4-38.5%，β相的体积分数占比为61.5-64.6%；
S7、按照S6的钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布来制备钛合金药型罩。
实施例2
一种钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，所述钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法如下步骤：
S1、对TB6钛合金棒材进行锻造处理，得到处理后锻材；
S2、如图1所示，从S1的处理后锻材中分别选取垂直于锻材轴向和平行于锻材轴向的平面作为爆轰面a和爆轰面b；其中：爆轰面a和爆轰面b的取样都是在锻材内部进行取样，样品的尺寸为φ50×5mm；
S3、使用图2装置对S2的爆轰面a和爆轰面b采取平面波爆轰实验检验其高温高速冲击下的变形行为和抗损伤能力，得到爆轰面a的检测结果a和爆轰面b的检测结果b；爆轰面a的检测结果a和爆轰面b的检测结果b的性能参数为微观组织检测结果；
S4、对比S3的检测结果a和检测结果b，发现垂直于锻材轴向的片面比平行于锻材轴向的片面具备更优异的抗断裂失效能力；
S5、重复步骤S1-S4，从而得出更多的垂直于锻材轴向的片面和平行于锻材轴向的片面检测结果；
S6、对S5的多种垂直于锻材轴向的片面进行比较，得到其中具备最优异抗断裂失效能力的垂直于锻材轴向的片面，然后对该片面的相结构进行检测，得出钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布；其中：相组成为初生α相成拉伸柱状，拉伸方向平行于棒材轴向，初生α相主要以(01-10)⫽轴向为主，有少部分(11-20)取向；β相近似等轴状，β相中弥散分布针状二次α相，β相主要以(001)和(110)为主，二次α相勿略不计，初生α相的体积分数占比为35.4-38.5%，β相的体积分数占比为61.5-64.6%；
S7、按照S6的钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布来制备钛合金药型罩；
S8、对S7中制备的钛合金药型罩进行850℃固溶处理，保温1.0小时，得到固溶钛合金药型罩，其中：如图7所示，固溶全部转化为β相，β占比为100%。
将本实施例的固溶钛合金药型罩经过爆轰波作用，得到的爆轰结果结果如图8所示。
实施例3
一种钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，所述钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法如下步骤：
S1、对TB6钛合金棒材进行锻造处理，得到处理后锻材；
S2、如图1所示，从S1的处理后锻材中分别选取垂直于锻材轴向和平行于锻材轴向的平面作为爆轰面a和爆轰面b；其中：爆轰面a和爆轰面b的取样都是在锻材内部进行取样，样品的尺寸为φ50×5mm；
S3、使用图2装置对S2的爆轰面a和爆轰面b采取平面波爆轰实验检验其高温高速冲击下的变形行为和抗损伤能力，得到爆轰面a的检测结果a和爆轰面b的检测结果b；爆轰面a的检测结果a和爆轰面b的检测结果b为微观组织检测结果；
S4、对比S3的检测结果a和检测结果b，发现垂直于锻材轴向的片面比平行于锻材轴向的片面具备更优异的抗断裂失效能力；
S5、重复步骤S1-S4，从而得出更多的垂直于锻材轴向的片面和平行于锻材轴向的片面检测结果；
S6、对S5的多种垂直于锻材轴向的片面进行比较，得到其中具备最优异抗断裂失效能力的垂直于锻材轴向的片面，然后对该片面的相结构进行检测，得出钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布；其中：相组成为初生α相成拉伸柱状，拉伸方向平行于棒材轴向，初生α相主要以(01-10)⫽轴向为主，有少部分(11-20)取向；β相近似等轴状，β相中弥散分布针状二次α相，β相主要以(001)和(110)为主，二次α相勿略不计，初生α相的体积分数占比为35.4-38.5%，β相的体积分数占比为61.5-64.6%；
S7、按照S6的钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布来制备钛合金药型罩；
S8、对S7中制备的钛合金药型罩进行860℃固溶处理，保温1.0小时，得到固溶钛合金药型罩，其中：固溶全部转化为β相，β占比为100%。
S9、对S8中制备的固溶钛合金药型罩进行510℃时效处理，保温4小时；如图9-10所示，α相呈现颗粒状，占比为74.5%，β相为基底，占比25.2%。
将本实施例的固溶钛合金药型罩经过爆轰波作用，得到的爆轰结果结果如图11所示。
上述方案，本发明提出了一种钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，可以解决现有技术中钛合金药型罩在经历爆轰大变形时发生大规模断裂的技术问题，提高了钛合金药型罩抵抗变形失效的能力，保证后续过程中弹丸的塑性变形。
本发明通过检测从钛合金锻材内部选取的多种垂直于锻材轴向和平行于锻材轴向的平面，发现垂直于锻材轴向的片面比平行于锻材轴向的片面具备更优异的抗断裂失效能力，对垂直于锻材轴向的片面进行检测比较得出钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布。
本发明能够按照所得出的钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布来制备钛合金药型罩，从而使得所制备的药型罩具备比现有药型罩更加优异的抗断裂失效能力。
另外，本发明的组织调控方法适用于几乎所有的钛合金药型罩爆轰断裂抑制，属于发明人所独创，其在钛合金锻材内部选取的多种垂直于锻材轴向和平行于锻材轴向的平面并进行检测对比的方法简单易行，爆轰断裂抑制效果最好的相组成、相尺寸和相分布精准快速，适合大规模工业生产。
总之，本发明方法相对于其他传统方法，通过组织调控，使其具备以上组织特征，能够实现良好的断裂抑制效果，可解决爆轰前期钛合金在超高变形速率下的断裂失效问题，保障了后续弹丸的成型进而保证了对装甲的穿透伤害效果，利于工业生产和推广。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，所述钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法如下步骤：
S1、对钛合金棒材进行锻造处理，得到处理后锻材；
S2、从S1的处理后锻材中分别选取垂直于锻材轴向和平行于锻材轴向的平面作为爆轰面a和爆轰面b；
S3、对S2的爆轰面a和爆轰面b采取平面波爆轰实验检验其高温高速冲击下的变形行为和抗损伤能力，得到爆轰面a的检测结果a和爆轰面b的检测结果b；
S4、对比S3的检测结果a和检测结果b，发现垂直于锻材轴向的片面比平行于锻材轴向的片面具备更优异的抗断裂失效能力；
S5、重复步骤S1-S4，从而得出更多的垂直于锻材轴向的片面和平行于锻材轴向的片面检测结果；
S6、对S5的多种垂直于锻材轴向的片面进行比较，得到其中具备最优异抗断裂失效能力的垂直于锻材轴向的片面，然后对该片面的相结构进行检测，得出钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最优异的相组成、相尺寸和相分布。
2.根据权利要求1所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法还包括S7、按照S6的钛合金药型罩爆轰断裂抑制效果最优异的相组成、相尺寸和相分布来制备钛合金药型罩。
3.根据权利要求2所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法还包括S8、对S7中制备的钛合金药型罩进行800-900℃固溶处理，保温0.8-1.5小时，得到固溶钛合金药型罩，其中：固溶全部转化为β相，β占比为100%。
4.根据权利要求3所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法还包括S9、对S8中制备的固溶钛合金药型罩进行480-550℃时效处理，保温3-7小时，α相呈现颗粒状，占比为70-80%，β相为基底，占比18-29%。
5.根据权利要求1所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，S1中钛合金棒材的成分包括TB6钛合金、以及其他能够产生此类型组织的所有相关钛合金类型。
6.根据权利要求1所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，S2中爆轰面a和爆轰面b的取样都是在锻材内部进行取样，样品的尺寸为φ50×5mm或其他爆轰装置内样品尺寸。
7.根据权利要求1所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，S3中爆轰面a的检测结果a和爆轰面b的检测结果b为微观组织检测结果。
8.根据权利要求1所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，S6中的相组成为初生α相成拉伸柱状，拉伸方向平行于棒材轴向；β相近似等轴状，β相中弥散分布针状二次α相。
9.根据权利要求3所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，S6中相组成，初生α相主要以(01-10)⫽轴向为主，有少部分(11-20)取向；β相主要以(001)和(110)为主。
10.根据权利要求3所述的钛合金药型罩爆轰断裂抑制的组织调控方法，其特征在于，S6中相组成，二次α相勿略不计，初生α相的体积分数占比为35.4-38.5%，β相的体积分数占比为61.5-64.6%。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2307383B1 (de) * | 1973-02-15 | 1974-03-14 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur ermittlung der optimalen sprengbedingungen beim explosivverdichten verschiedener metallischer und keramischer pulver |
| CN109112465A (zh) * | 2018-08-17 | 2019-01-01 | 国营芜湖机械厂 | 一种新型起落架钛合金轴再制造修理方法 |
| CN113481407A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-08 | 西安赛福斯材料防护有限责任公司 | 一种低成本防爆轰钛合金板的制备方法 |
| CN114592142A (zh) * | 2020-12-07 | 2022-06-07 | 中国科学院金属研究所 | 一种海洋工程用屈服强度800MPa中强高韧钛合金及其制备工艺 |
-
2023
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2307383B1 (de) * | 1973-02-15 | 1974-03-14 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur ermittlung der optimalen sprengbedingungen beim explosivverdichten verschiedener metallischer und keramischer pulver |
| CN109112465A (zh) * | 2018-08-17 | 2019-01-01 | 国营芜湖机械厂 | 一种新型起落架钛合金轴再制造修理方法 |
| CN114592142A (zh) * | 2020-12-07 | 2022-06-07 | 中国科学院金属研究所 | 一种海洋工程用屈服强度800MPa中强高韧钛合金及其制备工艺 |
| CN113481407A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-08 | 西安赛福斯材料防护有限责任公司 | 一种低成本防爆轰钛合金板的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Splitting of needle-like precipitates in grain-oriented silicon steel manufactured by the acquired inhibitor method ";Zhaoyue Liu等;《Materials Characterization》;第182卷;1-12 * |
| "TB6 药型罩锻造过程的织构模拟及与铜和钽锻造的对比";刘国玉，顾新福，王 通;《稀有金属材料与工程》;第52卷(第8期);2909-2918 * |
| "爆轰载荷下 TB6 钛合金组织绝热剪切行为研究 ";张榕峻等;《稀有金属材料与工程》;第52卷(第4期);1352-1360 * |
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