ES2416131T3 - Método para la preparación de titanio de grano ultrafino y artículos de aleación de titanio y artículos preparados por dicho método - Google Patents

Método para la preparación de titanio de grano ultrafino y artículos de aleación de titanio y artículos preparados por dicho método Download PDF

Info

Publication number
ES2416131T3
ES2416131T3 ES02026611T ES02026611T ES2416131T3 ES 2416131 T3 ES2416131 T3 ES 2416131T3 ES 02026611 T ES02026611 T ES 02026611T ES 02026611 T ES02026611 T ES 02026611T ES 2416131 T3 ES2416131 T3 ES 2416131T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
titanium
alloy material
titanium alloy
ultra
article
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.)
Expired - Lifetime
Application number
ES02026611T
Other languages
English (en)
Inventor
Steven G. Keener
Edward Litwinski
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.)
Boeing Co
Original Assignee
Boeing Co
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 Boeing Co filed Critical Boeing Co
Application granted granted Critical
Publication of ES2416131T3 publication Critical patent/ES2416131T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/063—Friction heat forging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/001—Extruding metal; Impact extrusion to improve the material properties, e.g. lateral extrusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/002—Extruding materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special extruding methods of sequences
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/005—Continuous extrusion starting from solid state material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/02—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/08—Upsetting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/58—Making machine elements rivets
    • 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
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1275—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding involving metallurgical change
    • 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
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K20/233—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49782—Method of mechanical manufacture of a slide fastener
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49782—Method of mechanical manufacture of a slide fastener
    • Y10T29/49785—Method of mechanical manufacture of a slide fastener of interlocking element

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Un método para fabricar un titanio de grano ultra fino o un articulo de aleación de titanio, que comprende lasetapas de: proporcionar un titanio de grano basto o un material de aleación de titanio (52) que tenga una primeradimensión del grano; calentar el mencionado titanio o el material (52) de la aleación de titanio a una primera temperatura, en dondela primera temperatura está por debajo de la temperatura de tratamiento de la solución y la temperatura defusión del mencionado titanio o el material de la aleación de titanio; introducir el mencionado titanio calentado o el material de la aleación de titanio dentro de un dispositivo (50)de instrumentación de procesamiento de la agitación de fricción (50); agitar el mencionado titanio en solución o el material de la aleación de titanio dentro del mencionadodispositivo (50) de procesado de la agitación por fricción, para impartir una estructura (52) de grano ultra finoen el mencionado titanio calentado o en el material de la aleación de titanio; eliminar y reconsolidar el mencionado titanio de grano ultra fino o el material de aleaciones de titanio (52);formar un articulo a partir del mencionado titanio de grano ultra fino o el material de la aleación de titanio; yenvejecer artificialmente el mencionado articulo para formar un titanio de grano ultra fino o bien un articulo(78) de aleaciones de titanio

Description

Método para la preparación de titanio de grano ultrafino y artículos de aleación de titanio y artículos preparados por dicho método
Campo técnico La presente invención está relacionada en general con un método para la preparación de artículos de titanio y aleaciones de titanio, y más específicamente con un método para la preparación de artículos de titanio de grano ultrafino y de aleaciones de titanio, y artículos preparados para dicho método.
Antecedentes de la técnica En la actualidad y en la fabricación de titanio y de artículos de aleaciones de titanio, se incluyen procesos térmicos o procesos de tratamiento térmico. Estas etapas tienen por fin el poder asegurar que la dimensión del grano del material se produce y se mantiene en un nivel que es todo lo más pequeño posible. Como tal, es una practica normal la utilización de un recocido completo, es decir, una recristalización, o bien al menos unas etapas de tratamiento térmico de eliminación de tensiones, en conjunción con cualquier trabajo en frío o para la conformación ejecutada en le material. Se han hecho tentativas exhaustivas para eliminar estas etapas de procesos de fabricación del tratamiento térmico, que pueden ascender a aproximadamente el 20% de los costos asociados con la producción de titanio o de artículos de aleaciones de titanio, tales como un fijador, un remache, un perno de bloqueo
o bien un pasador roscado.
La dimensión del grano de un material formado es crítica tanto para su ductilidad como para su resistencia entre otras propiedades. En general, las dimensiones de los granos mayores que el nivel ASTM 3 no son deseables para la mayoría de los trabajos en frío o para las operaciones de conformación en frío. La dimensión diplexada del grano, definida como una diferencia significativa en la dimensión del grano depende de la localización, debiéndose evitar. La dimensión del grano es de especial importancia, y generalmente se incrementa en el grado de importancia conforme se realiza el material o bien se deforma mecánicamente hacia unos niveles mayores. Como regla general, cuanto más fino sea el grano, mejor será la confortabilidad resultante. Las investigaciones realizadas por Gysler y otros en la “Influencia de la dimensión del grano sobre la ductibilidad de las Aleaciones de Titanio Endurecidas por el envejecimiento” y las investigaciones de Thomas y otros sobre la Agitación por Fricción excepto la Soldadura”, que se incorporan aquí como referencia, han sido documentadas en la relación directamente proporcional entre la dimensión de grano más pequeño y las propiedades de materiales mejorados en las aleaciones de titanio.
La soldadura de agitación por fricción (“FSW”), o más generalmente el proceso por agitación de fricción (“FSP”) es un proceso de estado sólido que utiliza una herramientas no consumible para unir varios tipos de metales. Cuando una herramienta de rotación FSP se inserta dentro y atraviesa a través de los materiales, la herramienta plastifica los materiales y fuerza los materiales para fluir alrededor en donde se reconsolidan. Tal como se ha demostrado con los materiales de aleaciones de aluminio, el proceso FSP produce unas estructuras de materiales de grano ultra fino en la zona de “pepitas” del material procesado. A partir de pruebas con los materiales de aleaciones de aluminio, se ha determinado que este material de “pepitas” resultante ha demostrado unas propiedades mejoradas de los materiales, en donde la mayoría de los mismos dependen directamente del tamaño del grano.
El documento “Metalurgia Física para Ingenieros”, 1962, de la firma Affiliated East-West Press Ltd, páginas 152153, describe y compara las propiedades mecánicas de la austenita de grano grande y de grano pequeño. El documento describe el titanio solo como un inhibidor de granos.
El documento EP1162283 expone un método de reforzamiento selectivo de miembros estructurales, hechos posiblemente de titanio por medio de un procesamiento de agitación por fricción. Los miembros estructurales se fijan entonces entre si con fijaciones roscadas ordinarias.
Es por tanto altamente deseable la utilización de la tecnología FSP para formar el titanio o los artículos de aleaciones de titanio que tengan unas estructuras metalúrgicas de grano ultra fino, sin la etapa de procesamiento térmico subsiguiente o la etapa de procesamiento de tratamiento térmico.
Sumario de la Invención La presente invención utiliza un proceso FSP para formar un articulo de titanio o de aleaciones de titanio, produciendo un material con una dimensión de granos reducida así como con una homogeneidad mejorada. Este proceso genera una estructura del material que propiedades mejoradas sin el uso de unos procedimientos térmicos subsiguientes o métodos de tratamiento térmico. Consecuentemente, el proceso de fabricación global para el titanio
o los artículos de titanio tales como fijaciones puede acortarse, reduciendo por tanto los costos de fabricación y eliminando la posibilidad de que las fijaciones se traten térmicamente en forma inapropiada.
así mismo, las propiedades mecánicas mejoradas asociadas tales como la ductibilidad y la solidez a la fractura pueden conseguirse como el resultado de la estructura metalúrgica de grano ultra fino resultante dentro del artículo producido por el método FSP en comparación con los artículos producidos con la utilización de los procesos anteriores o de fabricación actual. Esto podría conducir a una reducción del costo substancial dependiendo de la
aplicación de los artículos producidos utilizando este proceso. Por ejemplo, las fijaciones fabricadas de acuerdo con este nuevo proceso utilizado en la industria aeroespacial podrían reducirse en el tamaño y teniendo todavía las mismas propiedades mecánicas. Además de ello, estas propiedades mecánicas incrementadas podrían conducir a una reducción global en la cantidad de las fijaciones necesarias para asegurar globalmente o en el ensamblado de los componentes pequeños. Tanto la cantidad como la dimensión reducida de las fijaciones podrían conducir a unos costos adicionales incrementados y a unos ahorros laborables en comparación con la técnica anterior.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de flujo lógico para la fabricación de titanio de grano ultra fino o de artículos de
aleaciones de titanio a partir del titanio o una fuente de alimentación de material sin procesar de aleaciones
de titanio;
La figura 2 es una vista en sección de un dispositivo de instrumentación de un proceso de agitación por
fricción utilizado en la figura 1, de acuerdo con una realización preferida de la presente invención; y
Las figuras 3A-3E son vistas en perspectiva para formar una fijación mediante una técnica de conformación
en frío de acuerdo con una realización preferida de la presente invención a partir de titanio de grano ultra fino
o de una aleación de titanio producido en la figura 2.
Modos óptimos de realización de la Invención Con referencia ahora a la figura 1, se muestra un diagrama de flujo lógico para producir un artículo de titanio o un articulo de aleaciones de titanio que tenga una estructura de gran ultra fino, tal como se muestra en general en 10. El proceso se inicia en la etapa 15 por el calentamiento de un titanio de grano basto o de un material sin procesar de aleaciones de titanio, para aproximadamente conseguir una temperatura de tratamiento que esté por debajo de su temperatura de fusión respectiva. A continuación, en la etapa 20, el titanio calentado o el material de aleaciones de titanio se introducen entonces en un dispositivo de instrumentación de procesamiento de agitación por fricción.
En la etapa 25, el titanio calentado o el material de alimentación del material basto de aleaciones de titanio es agitado dentro del dispositivo de instrumentación de agitación por fricción para homogeneizar totalmente el material basto y para impartir una estructura de grano ultra fino. El proceso de agitación por fricción eleva la temperatura del material basto hasta una temperatura de tratamiento de la solución. La velocidad de agitación y la duración del tiempo dentro del dispositivo de instrumentación es dependiente del tipo y de la cantidad de material introducido en el dispositivo, en donde la temperatura del titanio calentado o del material de aleaciones de titanio dentro del dispositivo, y del tamaño de la cámara utilizada para la mezcla del titanio o del material de la aleación de titanio.
En la etapa 30, el material de alimentación sin procesar se elimina del dispositivo de instrumentación y se reconsolida para formar un titanio puro o bien un material de aleaciones de titanio que tiene una dimensión de partículas de grano ultra fino. En la etapa 35, el titanio o el material de aleaciones de titanio se somete a las etapas de fabricación normal asociadas con los artículos o componentes aeroespaciales típicos, tales como las fijaciones, incluyendo aunque sin limitación para el trabajo en frío y la conformación en frío, aunque no precisando las etapas térmicas asociadas o las etapas de tratamiento térmico. Esto se muestra además mas adelante en las figuras 3A-E. Finalmente, en la etapa 40, los componentes formados se envejecen artificialmente en un horno durante una magnitud predeterminada de tiempo. Para el titanio comercialmente puro (CP), el titanio se guarda en el horno durante aproximadamente 12 horas con unas temperaturas de aproximadamente entre 482 y 510o C. Los artículos o los componentes reencuentran entonces disponibles para su utilización. Para la industria aeroespacial, estos artículos o componentes incluyen las fijaciones, tales como los remaches, y otras piezas pequeñas tales como las presillas de cizalla y las abrazaderas para su uso en vehículos espaciales, aviones, o bien otros conjuntos de componentes de bastidores asociados.
Con referencia ahora a la figura 2, la vista en sección de un dispositivo de herramienta de agitación por fricción se muestra en general en 50. Se introduce un material de grano basto, titanio calentado o bien un material de aleaciones de titanio 52 bajo presión mediante un ariete 53 en una cámara 54 de agitación 54 a través de un conducto de entrada 56. El titanio calentado o el material de aleaciones de titanio 52 que haya pasado por una dimensión del grano de aproximadamente 0,5 milímetros se introduce preferiblemente a una temperatura ligeramente por debajo de su temperatura de solución y de fusión. El material de aleaciones de titanio enumerado anteriormente puede estar compuesto por cualquier material de aleaciones de titanio bien conocidas en la técnica. Las aleaciones de titanio binarias, tales como el tipo beta-Ti-Mo y alfa-Ti-Al, incluyendo dos composiciones preferidas puras de Ti-6Al-4V y Ti-5A1-2,Sn mencionadas en esta invención.
La cámara de agitación 54 tiene una barra o cilindro de agitación 58 que tiene una porción de extremo roscado 60 en la realización preferida y que está acoplada a un motor 62 o dispositivo rotacional similar que controla la velocidad rotacional. El titanio o el material de aleaciones de titanio 52 se pone en contacto con la porción 60 del extremo roscado giratorio, impartiendo un trabajo en la dimensión del grano y agitando el titanio o el material 52 de aleaciones de titanio por encima de su temperatura de tratamiento de la solución. Para el titanio comercialmente puro (CP) la velocidad rotacional es de aproximadamente 1000 revoluciones por minuto (RPM).
Mediante la fuerza constante que se aplica al ariete 53, el titanio o el material de aleaciones de titanio 52 es forzado a través de la cámara 54 de agitación y se expulsa a través de un conducto de salida 64 que tiene una dimensión de
grano reducido de entre aproximadamente 5-10 micrómetros como el resultado del proceso de agitación de fricción. La abertura cónica 66 esta localizada entre la cámara de agitación 54 y el conducto de salida 64 y que proporciona una contrapresión. El titanio o el material de aleaciones de titanio sale del dispositivo de instrumentación del proceso de fricción reconsolidado y teniendo una dimensión de partículas ultrafinas.
Tal como se describe en las figuras 3A-E más adelante, el titanio de grano ultra fino o el material 52 de aleaciones de titanio puede entonces estar procesado adicionalmente por una técnica de formación en frío, para formar un fijador 78 de acuerdo con una realización preferida de la presente invención.
Tal como se muestra en la figura 3A-3E, el titanio o la aleación de titanio se taladra primeramente en la matriz utilizando un ariete 63. El titanio o el material 52 de aleaciones de titanio se conforma entonces dentro del troquel de conformación en frío mediante una conformación o un ariete 72. El ariete 72 de conformación presionará respectivamente contra el material de la aleación de titanio 52 hasta que entre en contacto contra la superficie exterior 74 del troquel 70, rellenado totalmente la cavidad interna 75 del troquel 70 con el titanio o el material 52 de las aleaciones de titanio. A continuación, el dispositivo de cizalla 76 o el dispositivo de corte similar realizan el corte del titanio o del material 52 de aleaciones de titanio, formando por tanto la fijación 78. El ariete de formación 72 y la pieza de cizalla 76 entonces se retraen o se retiran a sus posiciones normales y el fijador formado 78 se elimina de la cavidad 75 del troquel 70. El fijador 78 puede ser procesado subsiguientemente tal como es bien conocido en la técnica para conformar la pieza terminada.
Dependiendo del nivel del trabajo en frío ejecutado en el titanio o en el material de aleaciones de titanio 52, por ejemplo, el fijador 78 está envejecido opcionalmente en forma artificial en un horno durante una cantidad predeterminada de tiempo. Para el titanio comercialmente puro (CP) el material de titanio se mantiene en el horno durante aproximadamente 12 horas a aproximadamente 900 y 950 grados Fahrenheit. Es importante tener en cuenta que no se requiere ningún paso de tratamiento térmico. El fijador 78 se encuentra entonces disponible, por ejemplo, para su uso en la industria aeroespacial o en la industria de la construcción.
Por supuesto, aunque la figura 3A-3E muestran un posible método de fabricación para la formación del fijador 78, pueden utilizarse otras técnicas bien conocidas en la técnica también. Por ejemplo, el fijador 78 puede realizarse utilizando una técnica de trabajo en frío. Además de ello, aunque las figuras 3A-3E muestran la formación de un fijador 78, otros tipos de fijadores, artículos o bien componentes pueden utilizar una técnica de fabricación similar. Estas incluyen aunque sin limitación, a los fijadores de vástagos no deformables tales como los pasadores roscados y pernos de bloqueo y a los fijadores de vástagos deformables de una pieza tales como los remaches.
Los fijadores o los remaches hechos de titanio de grano ultra fino o el material de aleaciones de titanio tienen una ductilidad mejorada y una solidez para las fracturas con respecto al titanio de la técnica anterior o para los fijadores de aleaciones de titanio. Estos fijadores son especialmente útiles en aplicaciones tales como en la industria aeroespacial. Adicionalmente, la eliminación del calor o la etapa de tratamiento térmico, elimina las fuentes de errores y los costos asociados con la etapa de proceso termomecánico. Por ejemplo, la eliminación solo del tratamiento térmico se cree que ahora aproximadamente el 20% del costo de fabricación de un fijador utilizado en las aplicaciones aeroespaciales.
Aunque la invención se ha descrito en los términos de las realizaciones preferidas, se comprenderá por supuesto que la invención no está limitada a las mismas puesto que pueden realizarse modificaciones por los técnicos especializados en la técnica, particularmente a la luz de lo expuesto anteriormente.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un método para fabricar un titanio de grano ultra fino o un articulo de aleación de titanio, que comprende las etapas de:
    proporcionar un titanio de grano basto o un material de aleación de titanio (52) que tenga una primera dimensión del grano; calentar el mencionado titanio o el material (52) de la aleación de titanio a una primera temperatura, en donde la primera temperatura está por debajo de la temperatura de tratamiento de la solución y la temperatura de fusión del mencionado titanio o el material de la aleación de titanio; introducir el mencionado titanio calentado o el material de la aleación de titanio dentro de un dispositivo (50) de instrumentación de procesamiento de la agitación de fricción (50); agitar el mencionado titanio en solución o el material de la aleación de titanio dentro del mencionado dispositivo (50) de procesado de la agitación por fricción, para impartir una estructura (52) de grano ultra fino en el mencionado titanio calentado o en el material de la aleación de titanio; eliminar y reconsolidar el mencionado titanio de grano ultra fino o el material de aleaciones de titanio (52); formar un articulo a partir del mencionado titanio de grano ultra fino o el material de la aleación de titanio; y envejecer artificialmente el mencionado articulo para formar un titanio de grano ultra fino o bien un articulo
    (78) de aleaciones de titanio.
  2. 2.
    El método de la reivindicación 1, en donde el mencionado material de la aleación de titanio (52) comprende al menos el elemento Ti-6Al-4V o bien comercialmente puro el elemento Ti-5Al2,5Sn.
  3. 3.
    El método de la reivindicación 1 ó 2, en donde el mencionado material de aleaciones de titanio (52) se selecciona a partir del grupo consistente en el elemento comercialmente puro Ti-5A1-2,5n, beta-Ti-Mo, y alfa-Ti-Al.
  4. 4.
    El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde las etapas de introducción del mencionado titanio calentado o el material de las aleaciones de titanio (52) a un dispositivo (50) de instrumentación de procesado de agitación por fricción, agitando el mencionado titanio calentado o el material de las aleaciones de titanio (52), u eliminando y reconsolidando el mencionado titanio de grano ultra fino o el material (52) de aleaciones de titanio comprende las etapas de:
    introducir el mencionado titanio calentado o el material (52) de aleación de titanio bajo una presión mediante un ariete (53) en una cámara de agitación (54) o un dispositivo de instrumentación del procesado de agitación por fricción 50 a través de un conducto de entrada (56); contactar el mencionado titanio o el material de aleación de titanio (52) con una parte (60) roscada rotatoria de una barra de agitación (58) para impartir trabajo dentro del titanio calentado o el material de aleación de titanio (52) para formar una estructura de grano ultra fino en el mencionado titanio calentado o el material de la aleación de titanio (52); eliminar el mencionado titanio de grano ultrafino o el material de la aleación de titanio (52) de la cámara de agitación (54) y del dispositivo (50) de instrumentación del procesado de agitaron por fricción a través del conducto de salida (64); y reconsolidar el mencionado titanio de grano ultrafino o el material de la aleación de titanio (52).
  5. 5.
    El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la etapa de procesamiento por agitación del mencionado titanio o el material de aleación de titanio (52) dentro del mencionado dispositivo (50) para impartir una estructura de gran ultrafino dentro del mencionado material calentado de titanio o del material de la aleación de titanio (52) comprende la etapa de agitación de fricción del procesamiento del mencionado titanio calentado o del material de al aleación de titanio (52) dentro del dispositivo (50) de instrumentación del proceso de agitación para impartir una estructura de grano ultrafino dentro del mencionado titanio calentado o del material de aleación de titanio (52), en donde la estructura de grano ultrafino tiene una dimensión de grano de entre 5 y 10 micrómetros.
  6. 6.
    El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la etapa de proporcionar un titanio de grano basto o un material de aleación de titanio (52) pueda tener una primera dimensión del grano que comprenda la etapa de proporcionar un titanio de grano basto o un material de aleación de titanio (52) que tenga una dimensión de grano de 0,5 milímetros.
  7. 7.
    El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la etapa de conformación mecánica de un articulo (78) a partir del mencionado titanio ultra fino o el material de aleaciones de titanio comprende la etapa de formación en frío o la mecanización en frío de un articulo (78) a partir del titanio de grano ultrafino o el material de aleación de titanio (52).
  8. 8.
    El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la etapa del envejecimiento artificial el mencionado articulo (78) para formar el titanio de grano ultrafino o el articulo (78) mencionado de envejecimiento artificial en un horno durante 12 horas con una temperaturas de entre 482 y 510oC cuando el mencionado titanio o el material de aleación de titanio (52) comprenda un titanio comercialmente puro.
  9. 9.
    El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en donde la etapa de calentamiento el mencionado titanio
    o un material de aleación de titanio a una primera temperatura comprende la etapa de calentamiento del
    mencionado titanio o el material de aleación de titanio (52) a aproximadamente 927o C 1700 grados Fahrenheit) 5 cuando el mencionado titanio o la aleación de titanio (52) comprenda un titanio comercialmente puro.
  10. 10. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la etapa de formación de un articulo (78) comprende la etapa de formación mecánica de un articulo (78) desde el mencionado titanio de grano fino o material de aleación de titanio (52), en donde el mencionado articulo (78) sea un fijador de vástago deformable de una pieza
    10 o bien un fijador de vástago no deformable de dos piezas.
  11. 11. Un método de conformar en frío un fijador (78) o bien otro articulo o dispositivo de fijación, que comprende las etapas de:
    15 proporcionar un titanio de grano ultrafino o un articulo de aleación de titanio, por la ejecución de un método de acuerdo con las reivindicaciones 1-10; introducir el titanio de grano ultrafino o el material de aleación de titanio (52) dentro de una cavidad de un troquel (70) de conformación en frío, en donde la mencionada cavidad tiene la forma general del fijador (78) o bien de otro articulo de fijación o dispositivo;
    20 cortar el mencionado titanio de grano ultrafino o el material (52) de aleación de titanio; eliminar el mencionado titanio de grano de corte ultrafino o el material de aleación de titanio a partir del troquel (70) de conformación en frío mencionado; y envejecer artificialmente el mencionado titanio de grano de corte ultrafino o el material de la aleación de titanio.
  12. 12. El método de la reivindicación 11, en donde la etapa de introducción de un titanio de grano ultrafino o de material de aleación de titanio dentro de una cavidad de un troquel (70) de conformación en frío comprende la etapa de introducir un titanio de grano ultrafino o bien un material de aleación de titanio (52) dentro de una cavidad de un troquel (70) de conformación en frío utilizando un ariete (63).
  13. 13. El método de la reivindicación 11 ó 12, en donde la etapa de corte del mencionado titanio de grano ultrafino o del material (52) de aleación de titanio comprende la etapa de cortar el mencionado material (52) de aleación de titanio, utilizando un dispositivo de cizalla (76).
ES02026611T 2001-12-18 2002-11-29 Método para la preparación de titanio de grano ultrafino y artículos de aleación de titanio y artículos preparados por dicho método Expired - Lifetime ES2416131T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US22882 2001-12-18
US10/022,882 US6638381B2 (en) 2001-12-18 2001-12-18 Method for preparing ultra-fine grain titanium and titanium-alloy articles and articles prepared thereby

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2416131T3 true ES2416131T3 (es) 2013-07-30

Family

ID=21811918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES02026611T Expired - Lifetime ES2416131T3 (es) 2001-12-18 2002-11-29 Método para la preparación de titanio de grano ultrafino y artículos de aleación de titanio y artículos preparados por dicho método

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6638381B2 (es)
EP (1) EP1321199B1 (es)
JP (1) JP3873021B2 (es)
CA (1) CA2411124C (es)
ES (1) ES2416131T3 (es)

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7854967B2 (en) * 1998-09-11 2010-12-21 The Boeing Company Method for pre-sealing faying surfaces of components and faying surfaces pre-sealed thereby
US6854634B2 (en) * 2002-05-14 2005-02-15 The Boeing Company Method of manufacturing rivets having high strength and formability
US6726085B2 (en) * 2002-05-14 2004-04-27 The Boeing Company Method and apparatus for producing a refined grain structure
KR20050072762A (ko) * 2002-10-17 2005-07-12 도쿠리츠교세이호징 붓시쯔 자이료 겐큐키코 성형품과 그 제조방법
JP4284405B2 (ja) * 2002-10-17 2009-06-24 独立行政法人物質・材料研究機構 タッピングネジとその製造方法
US6866180B2 (en) * 2003-02-18 2005-03-15 Rockwell Scientific Licensing, Llc Thick-section metal forming via friction stir processing
US6802444B1 (en) * 2003-03-17 2004-10-12 The United States Of America As Represented By The National Aeronautics And Space Administration Heat treatment of friction stir welded 7X50 aluminum
US20050070374A1 (en) * 2003-09-29 2005-03-31 Technology Licensing, Llc Enhanced golf club performance via friction stir processing
US7241328B2 (en) * 2003-11-25 2007-07-10 The Boeing Company Method for preparing ultra-fine, submicron grain titanium and titanium-alloy articles and articles prepared thereby
US7465234B2 (en) * 2004-09-13 2008-12-16 The Boeing Company Hybrid fastening system and associated method of fastening
US20060062650A1 (en) * 2004-09-20 2006-03-23 The Boeing Company Hybrid fastener apparatus and method for fastening
US7829014B2 (en) * 2004-11-05 2010-11-09 The Boeing Company Method for preparing pre-coated, ultra-fine, submicron grain titanium and titanium-alloy components and components prepared thereby
US20060177284A1 (en) * 2005-02-07 2006-08-10 The Boeing Company Method for preparing pre-coated aluminum and aluminum-alloy fasteners and components having high-shear strength and readily deformable regions
US8137755B2 (en) * 2005-04-20 2012-03-20 The Boeing Company Method for preparing pre-coated, ultra-fine, submicron grain high-temperature aluminum and aluminum-alloy components and components prepared thereby
US9511446B2 (en) 2014-12-17 2016-12-06 Aeroprobe Corporation In-situ interlocking of metals using additive friction stir processing
US8632850B2 (en) 2005-09-26 2014-01-21 Schultz-Creehan Holdings, Inc. Friction fabrication tools
US9266191B2 (en) 2013-12-18 2016-02-23 Aeroprobe Corporation Fabrication of monolithic stiffening ribs on metallic sheets
US9511445B2 (en) 2014-12-17 2016-12-06 Aeroprobe Corporation Solid state joining using additive friction stir processing
US7837929B2 (en) * 2005-10-20 2010-11-23 H.C. Starck Inc. Methods of making molybdenum titanium sputtering plates and targets
US20080277036A1 (en) * 2007-05-11 2008-11-13 Luxfer Group Limited Method for manufacturing tanks
US7966711B2 (en) 2007-08-14 2011-06-28 The Boeing Company Method and apparatus for fastening components using a composite two-piece fastening system
US8393068B2 (en) 2007-11-06 2013-03-12 The Boeing Company Method and apparatus for assembling composite structures
US8038178B2 (en) 2009-03-31 2011-10-18 Hitachi, Ltd High pressure fuel pipe construction for an internal combustion engine
US8202301B2 (en) * 2009-04-24 2012-06-19 Warsaw Orthopedic, Inc. Dynamic spinal rod and implantation method
US20110076419A1 (en) * 2009-09-28 2011-03-31 Hitachi America, Ltd. Method for developing fine grained, thermally stable metallic material
US8449818B2 (en) 2010-06-30 2013-05-28 H. C. Starck, Inc. Molybdenum containing targets
US8449817B2 (en) 2010-06-30 2013-05-28 H.C. Stark, Inc. Molybdenum-containing targets comprising three metal elements
US9616497B2 (en) 2010-07-09 2017-04-11 Southwire Company Providing plastic zone extrusion
JP5808066B2 (ja) 2011-05-10 2015-11-10 エイチ．シー．スターク インク． 複合ターゲット
US20130125376A1 (en) 2011-11-17 2013-05-23 The Boeing Company Method for preparing highly-deformable titanium and titanium-alloy one-piece fasteners and fasteners prepared thereby
US9334565B2 (en) 2012-05-09 2016-05-10 H.C. Starck Inc. Multi-block sputtering target with interface portions and associated methods and articles
RU2503733C1 (ru) * 2012-11-14 2014-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Наноструктурный сплав титан-никель с эффектом памяти формы и способ получения прутка из него
CN103071917A (zh) * 2013-02-07 2013-05-01 沈阳航空航天大学 一种控冷环境下超声辅助半固态搅拌摩擦加工工艺方法
CN103352193B (zh) * 2013-02-18 2015-06-10 江苏大学 一种制备超细晶铝合金及其复合材料的方法
CA2846713C (en) * 2013-03-15 2021-10-19 Southwire Company, Llc Providing plastic zone extrusion
CN105033444B (zh) * 2015-07-03 2016-10-26 同济大学 一种基于多相组织演化控制的Ti2AlNb基合金搅拌摩擦焊接方法
US10358711B1 (en) 2016-11-21 2019-07-23 U.S. Department Of Energy Mechanical processing of metallic component surfaces
CN107282671A (zh) * 2017-07-21 2017-10-24 合肥工业大学 超细晶棒材的闭塞式变截面往复挤扭镦成形方法
EP3703888A4 (en) 2017-10-31 2021-08-18 Meld Manufacturing Corporation SYSTEM FOR GENERATIVE SOLIDS MANUFACTURING AND MATERIAL COMPOSITIONS AND STRUCTURES
CN108356088B (zh) * 2018-03-20 2020-06-16 洛阳双瑞精铸钛业有限公司 一种纯钛大规格板材的生产加工方法
CN109059653A (zh) * 2018-07-18 2018-12-21 九江学院 一种用于制作多元复合防弹衣的材料及其性能强化方法
CN109082617A (zh) * 2018-09-17 2018-12-25 重庆理工大学 提高钛合金耐腐蚀磨损性能的搅拌摩擦加工方法
CN109182936B (zh) * 2018-09-17 2020-08-25 重庆理工大学 通过搅拌摩擦加工提高工业纯钛耐磨性能的方法
JP7066934B2 (ja) * 2018-10-10 2022-05-16 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター チタン合金の絞り加工方法
CN109338256B (zh) * 2018-11-23 2020-12-04 南京理工大学 一种利用局部滚压获得软硬异质层状金属薄板的制备方法
CN111375646B (zh) * 2020-04-17 2021-08-20 昆山哈工万洲焊接研究院有限公司 一种搅拌摩擦焊制备超塑超强丝材的装置和方法
CN111663089A (zh) * 2020-05-15 2020-09-15 江苏理工学院 一种提高Al-Mg系合金表面强度的处理方法
KR20230035527A (ko) * 2020-07-09 2023-03-14 램 리써치 코포레이션 내식성을 위한 마찰 교반 프로세싱
CN114273645B (zh) * 2021-12-27 2024-03-29 山东康普锡威新材料科技有限公司 一种利用高频振动制备超细晶材料的方法
CN115044847A (zh) * 2022-06-07 2022-09-13 西安建筑科技大学 一种基于cvce法制备大规格钛合金细晶坯料的方法
CN115026402B (zh) * 2022-08-10 2022-11-22 太原科技大学 一种镁/钛合金板搭接接头的磁脉冲焊接方法
CN115976441B (zh) * 2023-03-03 2023-05-12 中南大学 一种tc18钛合金的热处理方法
CN116555603B (zh) * 2023-04-19 2023-11-24 西部超导材料科技股份有限公司 一种tc17钛合金铸锭的熔炼方法
CN117680802B (zh) * 2024-01-11 2024-05-10 贵州永红航空机械有限责任公司 钛合金微通道换热器制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4850772A (en) 1988-04-15 1989-07-25 Trw Inc. Friction-weldable stud
US5054980A (en) 1990-09-28 1991-10-08 Trw Inc. Composite weldable stud and method of using same
US5160554A (en) * 1991-08-27 1992-11-03 Titanium Metals Corporation Alpha-beta titanium-base alloy and fastener made therefrom
NO954273D0 (no) * 1995-10-26 1995-10-26 Norsk Hydro As Hjulfelg
US6267684B1 (en) * 1997-04-30 2001-07-31 Allfast Fastening Systems, Inc. Rivets and rivet manufacturing methods
US6045634A (en) * 1997-08-14 2000-04-04 Praxair S. T. Technology, Inc. High purity titanium sputtering target and method of making
US6230957B1 (en) * 1998-03-06 2001-05-15 Lockheed Martin Corporation Method of using friction stir welding to repair weld defects and to help avoid weld defects in intersecting welds
US6398883B1 (en) * 2000-06-07 2002-06-04 The Boeing Company Friction stir grain refinement of structural members

Also Published As

Publication number Publication date
US6638381B2 (en) 2003-10-28
US20030111147A1 (en) 2003-06-19
JP2003268515A (ja) 2003-09-25
EP1321199A3 (en) 2003-11-12
CA2411124C (en) 2007-04-03
JP3873021B2 (ja) 2007-01-24
EP1321199B1 (en) 2013-04-03
CA2411124A1 (en) 2003-06-18
EP1321199A2 (en) 2003-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2416131T3 (es) Método para la preparación de titanio de grano ultrafino y artículos de aleación de titanio y artículos preparados por dicho método
Bayazid et al. Effect of cyclic solution treatment on microstructure and mechanical properties of friction stir welded 7075 Al alloy
Moradi et al. Microstructure and texture evolution of friction stir welded dissimilar aluminum alloys: AA2024 and AA6061
El-Rayes et al. The influence of multi-pass friction stir processing on the microstructural and mechanical properties of Aluminum Alloy 6082
Khani et al. Microstructural development during equal channel angular pressing of as-cast AZ91 alloy
Asadi et al. On the role of cooling and tool rotational direction on microstructure and mechanical properties of friction stir processed AZ91
Binesh et al. Microstructure and texture characterization of 7075 Al alloy during the SIMA process
WO2000000653A1 (en) Method of producing superplastic alloys and superplastic alloys produced by the method
Sharma et al. Influence of pre-weld temper conditions of base metal on microstructure and mechanical properties of friction stir weld joints of Al–Zn–Mg alloy AA7039
Afifi et al. Effect of heat treatments on the microstructures and tensile properties of an ultrafine-grained Al-Zn-Mg alloy processed by ECAP
Ren et al. Microstructure and properties research of Al-Zn-Mg-Cu alloy with high strength and high elongation fabricated by wire arc additive manufacturing
Lin et al. Impact of initial temper of base metal on microstructure and mechanical properties of friction stir welded AA 7055 alloy
Nakamura et al. Development of severe torsion straining process for rapid continuous grain refinement
Gopi et al. Microstructural evolution and strengthening of AM90 magnesium alloy processed by ECAP
Chayong et al. Multistep induction heating regimes for thixoforming 7075 aluminium alloy
Dong et al. A review of electrically assisted heat treatment and forming of aluminum alloy sheet
US6350329B1 (en) Method of producing superplastic alloys and superplastic alloys produced by the method
ES2269282T3 (es) Procedimiento para el tratamiento de materiales metalicos.
Kalsar et al. Microstructure evolution, enhanced aging kinetics, and mechanical properties of AA7075 alloy after friction extrusion
Han et al. Effect of microstructure, texture and deformation behavior on tensile properties of electrically assisted friction stir welded Ti-6Al-4 V joints
Wang et al. Relationship among solution heating rate, mechanical properties, microstructure and texture of Al− Mg− Si− Cu alloy
Qiang et al. Low-temperature superplastic deformation mechanism of ultra-fine grain Ti–6Al–4V alloy by friction stir processing
Petrova et al. Structure and strength of Al-Mn-Cu-Zr-Cr-Fe ALTEC alloy after radial-shear rolling
Liu et al. Inertia radial friction welding of Ti60 (near-α)/TC18 (near-β) bimetallic components: Interfacial bonding mechanism, heterogenous microstructure and mechanical properties
Wang et al. Effect of heat treatment on hot deformation behavior and microstructure evolution of 2195 Al-Li alloy