JP2016503126A - チタン合金を処理するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
DMo<DNb<DAl〜DV〜DSn〜DZr〜DHf<DCr〜DNi〜DCr〜DCo〜DMn〜DFe
等式1:ひずみ=−ln(スペーサ高さ/開始高さ)
全ひずみを算出するための一般式は、等式2によって提供される:
Claims (46)
- チタン合金を含むワークピースの粒径を微細化する方法であって、
前記ワークピースをβ焼鈍することと、
前記β焼鈍されたワークピースを、前記チタン合金のβトランザス温度未満の温度まで冷却することと、
前記ワークピースを多軸鍛造することを含み、前記多軸鍛造することは、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの第1の直交軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの第2の直交軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの第3の直交軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することと、
少なくとも1.0の全ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで、前記プレス鍛造ステップのうちの少なくとも1つを繰り返すことと、を含む、前記方法。 - 前記プレス鍛造ステップのうちの少なくとも1つは、少なくとも1.0〜最大3.5未満の範囲内の全ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで繰り返される、請求項1に記載の方法。
- プレス鍛造中に使用されるひずみ速度は、0.2秒−1〜0.8秒−1の範囲内である、請求項1に記載の方法。
- 前記ワークピースは、α+βチタン合金および準安定βチタン合金のうちの1つを含む、請求項に記載の方法。
- 前記ワークピースは、α+βチタン合金を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記チタン合金は、α相析出および成長速度を減少させるのに有効な粒ピンニング合金化添加物およびβ安定化内容物のうちの少なくとも1つを含む、請求項4または5に記載の方法。
- 前記ワークピースは、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo合金(UNS R56260)、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo−0.08Si合金(UNS R54620)、Ti−4Al−2.5V合金(UNS R54250)、Ti−6Al−7Nb合金(UNS R56700)、およびTi−6Al−6V−2Sn合金(UNS R56620)から選択されるチタン合金を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースを周囲温度まで冷却することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースを前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ワークピースをβ焼鈍することは、前記ワークピースを、前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大300°F(111℃)上回る温度の範囲内のβ焼鈍温度で加熱することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ワークピースをβ焼鈍することは、前記ワークピースを、5分〜24時間の範囲内の時間、β焼鈍温度で加熱することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記β焼鈍されたワークピースを冷却する前に、前記ワークピースを、前記チタン合金のβ相領域において塑性変形温度で塑性変形させることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ワークピースを前記チタン合金の前記β相領域において塑性変形温度で塑性変形させることは、前記ワークピースを延伸すること、据え込み鍛造すること、および高ひずみ速度で多軸鍛造することのうちの少なくとも1つを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記塑性変形温度は、前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大300°F(111℃)上回る温度の範囲内である、請求項12に記載の方法。
- 前記ワークピースを塑性変形させることは、高ひずみ速度で多軸鍛造することを含み、前記ワークピースを冷却することは、前記ワークピースが前記チタン合金のα+β相領域において前記ワークピース鍛造温度まで冷却するときに、前記ワークピースを高ひずみ速度で多軸鍛造することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記ワークピースを塑性変形させることは、前記ワークピースを、0.1〜0.5の範囲内のβ据え込みひずみに据え込み鍛造することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記ワークピース鍛造温度は、前記チタン合金の前記βトランザス温度を100°F(55.6℃)下回る温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を700°F(388.9℃)下回る温度の範囲内である、請求項1に記載の方法。
- 中間連続プレス鍛造ステップであって、前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域を、前記ワークピース鍛造温度範囲内の前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却させ、前記ワークピースの外側表面を、前記ワークピース鍛造温度範囲内の前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱する、中間連続プレス鍛造ステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域は、5秒〜120秒の範囲内の内部領域冷却時間、冷却される、請求項18に記載の方法。
- 前記ワークピースの前記外側表面を加熱することは、火炎加熱、箱形炉加熱、誘導加熱、および放射加熱のうちの1つ以上を用いて加熱することを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記ワークピースをプレス鍛造するために使用される鍛造炉のダイは、前記ワークピース鍛造温度〜前記ワークピース鍛造温度を100°F(55.6℃)下回る温度の範囲内の温度まで加熱される、請求項18に記載の方法。
- 少なくとも1.0の全ひずみが達成された後、前記ワークピースは、4μm以下の範囲内の平均α粒子粒径を有する、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1.0の全ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで、前記プレス鍛造ステップのうちの少なくとも1つを繰り返すことは、前記ワークピースを第2のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することを含み、前記第2のワークピース鍛造温度は、前記ワークピースの前記チタン合金のα−β相領域内であり、前記第2のワークピース鍛造温度は、前記ワークピース鍛造温度よりも低い、請求項1に記載の方法。
- チタン合金を含むワークピースの粒径を微細化する方法であって、
前記ワークピースをβ焼鈍することと、
前記β焼鈍されたワークピースを、前記チタン合金のβトランザス温度未満の温度まで冷却することと、
前記ワークピースを多軸鍛造することを含み、前記多軸鍛造することは、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの第1の直交A軸の方向に、ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度で主要縮小スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの第2の直交B軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で第1の荒打ち縮小スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの第3の直交C軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で第2の荒打ち縮小スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの前記第2の直交B軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記主要縮小スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記第3の直交C軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記第1の荒打ち縮小スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記第1の直交A軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記第2の荒打ち縮小スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの内部領域を断熱的に加熱するのに十分なひずみ速度で、前記ワークピースの前記第3の直交C軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記主要縮小スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記第1の直交A軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記第1の荒打ち縮小スペーサ高さにプレス鍛造することと、
前記ワークピースを、前記ワークピースの前記第2の直交B軸の方向に、前記ワークピース鍛造温度で前記第2の荒打ち縮小スペーサ高さにプレス鍛造することと、
少なくとも1.0の全ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで、先行するプレス鍛造ステップのうちの少なくとも1つを繰り返すことと、を含む、前記方法。 - 前記プレス鍛造ステップのうちの少なくとも1つは、少なくとも1.0〜最大3.5未満の全ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで繰り返される、請求項24に記載の方法。
- プレス鍛造中に使用されるひずみ速度は、0.2秒−1〜0.8秒−1の範囲内である、請求項24に記載の方法。
- 前記ワークピースは、α+βチタン合金および準安定βチタン合金のうちの1つを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記ワークピースは、α+βチタン合金を含む、請求項24に記載の方法。
- 前記チタン合金は、α相析出およびα相成長速度を減少させる粒ピンニング合金化添加物およびβ安定化内容物のうちの少なくとも1つを含む、請求項27または28に記載の方法。
- 前記ワークピースは、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo合金(UNS R56260)、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo−0.08Si合金(UNS R54620)、Ti−4Al−2.5V合金(UNS R54250)、Ti−6Al−7Nb合金(UNS R56700)、およびTi−6Al−6V−2Sn合金(UNS R56620)から選択されるチタン合金を含む、請求項24に記載の方法。
- 前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースを周囲温度まで冷却することを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースを前記ワークピース鍛造温度まで冷却することを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記ワークピースをβ焼鈍することは、前記ワークピースを、前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大300°F(111℃)上回る温度の範囲内のβ焼鈍温度で加熱することを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記ワークピースをβ焼鈍することは、前記ワークピースを、5分〜24時間の範囲内の時間、β焼鈍温度で加熱することを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記β焼鈍されたワークピースを、前記チタン合金の前記βトランザス温度未満の温度まで冷却する前に、前記ワークピースを、前記チタン合金のβ相領域において塑性変形温度で塑性変形させることをさらに含む、請求項24に記載の方法。
- 前記ワークピースを前記チタン合金の前記β相領域において塑性変形温度で塑性変形させることは、前記ワークピースを、延伸すること、据え込み鍛造すること、および高ひずみ速度で多軸鍛造することのうちの少なくとも1つを含む、請求項35に記載の方法。
- 前記塑性変形温度は、前記ワークピースの前記チタン合金の前記βトランザス温度〜前記ワークピースの前記チタン合金の前記βトランザス温度を最大300°F(111℃)上回る温度の範囲内である、請求項35に記載の方法。
- 前記ワークピースを塑性変形させることは、高ひずみ速度で多軸鍛造することを含み、前記β焼鈍されたワークピースを冷却することは、前記ワークピースが、前記チタン合金の前記α+β相領域において前記ワークピース鍛造温度まで冷却するときに、前記ワークピースを高ひずみ速度で多軸鍛造することを含む、請求項35に記載の方法。
- 前記ワークピースを塑性変形させることは、前記ワークピースを、0.1〜0.5の範囲内のβ据え込みひずみに据え込み鍛造することを含む、請求項35に記載の方法。
- 前記ワークピース鍛造温度は、前記チタン合金の前記βトランザス温度を100°F(55.6℃)下回る温度〜前記チタン合金の前記βトランザス温度を700°F(388C)下回る温度の範囲内である、請求項24に記載の方法。
- 中間連続プレス鍛造ステップ、前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域は、前記ワークピース鍛造温度範囲内のワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで冷却され、前記ワークピースの外側表面領域は、前記ワークピース鍛造温度内の前記ワークピース鍛造温度の温度またはそれに近い温度まで加熱される、請求項24に記載の方法。
- 前記ワークピースの前記断熱的に加熱された内部領域は、5秒〜120秒の範囲内の時間、冷却される、請求項41に記載の方法。
- 前記ワークピースの前記外側表面を加熱することは、火炎加熱、箱形炉加熱、誘導加熱、および放射加熱のうちの1つ以上を用いて加熱することを含む、請求項41に記載の方法。
- 前記ワークピースをプレス鍛造するために使用される鍛造炉のダイは、前記ワークピース鍛造温度〜前記ワークピース鍛造温度を100°F(55.6℃)下回る温度の範囲内の温度まで加熱される、請求項41に記載の方法。
- 少なくとも1.0の全ひずみが達成された後、前記ワークピースは、4μm以下の平均α粒子粒径を有する、請求項24に記載の方法。
- 少なくとも1.0の全ひずみが前記ワークピースにおいて達成されるまで、前記プレス鍛造ステップのうちの少なくとも1つを繰り返すことは、前記ワークピースを第2のワークピース鍛造温度でプレス鍛造することを含み、前記第2のワークピース鍛造温度は、前記チタン合金ワークピースのα−β相場内であり、前記第2のワークピース鍛造温度は、前記ワークピース鍛造温度よりも低い、請求項24に記載の方法。
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