RU2251588C2 - Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок - Google Patents
Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2251588C2 RU2251588C2 RU2003116560/02A RU2003116560A RU2251588C2 RU 2251588 C2 RU2251588 C2 RU 2251588C2 RU 2003116560/02 A RU2003116560/02 A RU 2003116560/02A RU 2003116560 A RU2003116560 A RU 2003116560A RU 2251588 C2 RU2251588 C2 RU 2251588C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deformation
- rolling
- titanium
- extrusion
- degree
- Prior art date
Links
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к деформационно-термической обработке с изменением физико-механических свойств металла и может быть использовано в машиностроении, авиадвигателестроении и медицине при изготовлении полуфабрикатов из титана. Предложенный способ получения ультрамелкозернистых заготовок из титана технической чистоты включает интенсивную пластическую деформацию в пересекающихся каналах и последующую механическую обработку заготовки, при этом механическую обработку проводят путем многократной прокатки или экструзии при комнатной температуре при степени обжатия за один проход, не вызывающей формирование магистральной трещины и разрушение материала, и числе проходов при прокатке или экструзии, обеспечивающих конечную степень деформации 80-90%. Техническим результатом изобретения является получение ультрамелкозернистых листовых титановых заготовок, обладающих повышенными показателями усталостной прочности при сохранении прочности и технологической пластичности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к деформационно-термической обработке с изменением физико-механических свойств металла и может быть использовано в машиностроении, авиадвигателестроении и медицине при изготовлении полуфабрикатов из титана.
Известны способы обработки металлов с целью повышения их свойств, в частности, для получения ультрамелкозернистой структуры, обеспечивающей улучшение физико-механических характеристик. Эти способы могут сочетать интенсивную пластическую деформацию и термомеханическую обработку.
Например, способ деформирования заготовок в пересекающихся вертикальном и горизонтальном каналах (см. В.М.Сегал, В.И.Копылов, В.И.Резников “Процессы пластического структурообразования металлов”, Минск: Навука и тэхника, 1994, с.26) позволяет упрочнять металл в процессе обработки за счет достижения высокой интенсивности накопленных деформаций сдвига.
Известен способ механической обработки титановых заготовок многократной прокаткой или экструдированием (Цвиккер У. Титан и его сплавы. Берлин - Нью-Йорк. 1974. Пер. с нем. М.: Металлургия. 1979. С.512), обеспечивающий существенное повышение механических свойств за счет создания в материале субструктуры.
Известен способ обработки титановых заготовок по а.с. СССР №17337920, МПК С 22 F 1/18, опубл. 15.12.94 г., заключающийся в деформировании материала при температуре смены механизма гомогенной деформации первичным двойникованием на механизм гетерогенной деформации послойным течением.
Известен способ обработки титановых заготовок, включающий интенсивную пластическую деформацию заготовки в персекающихся вертикальном и горизонтальном каналах с подпором в последнем, который осуществляется на начальной и окончательной стадиях процесса деформирования (патент РФ №2139164, МПК В 21 J 5/00, опубл. 10.10.99 г., БИ №28).
Известные способы не позволяют получать требуемые физико-механические характеристики, включая показатели малоцикловой усталости материала.
Наиболее близким к предложенному является способ обработки титановых заготовок, включающий интенсивную пластическую деформацию заготовки в пересекающихся каналах при понижении температуры в интервале 500-250°С с накопленной логарифмической степенью деформации е≥4, после чего осуществляют термомеханическую обработку чередованием холодной деформации со степенью 30-90% с промежуточным и окончательным отжигом в интервале температур 250-500°С в течение 0,5-2 часа (патент РФ №2175685, С1, В 21 J5/00, опубл. 10.11.2001 г., БИ №31).
Данный способ позволяет получать за счет интенсивной пластической деформации и последующей термомеханической обработки ультрамелкозернистую структуру обрабатываемого материала с размером зерен около 0,1 мкм, что повышает прочностные и усталостные характеристики. Однако уровень усталостной прочности ниже усталостной прочности высоколегированных титановых сплавов и недостаточен для использования в ответственных конструкциях.
Изобретение направлено на улучшение усталостных свойств заготовок из титана технической чистоты при сохранении высокой прочности и технологической пластичности.
Поставленная задача достигается способом получения ультрамелкозернистых заготовок из титана технической чистоты, включающим интенсивную пластическую деформацию в пересекающихся каналах и последующую обычную пластическую деформацию при комнатной температуре, например, прокаткой или экструзией. В отличие от прототипа, деформацию прокаткой ведут до степени 80-90% без промежуточных и окончательного отжигов.
Как и в прототипе, на первом этапе формирования ультрамелкозернистой структуры, то есть при интенсивной пластической деформации в пересекающихся каналах при понижении температуры, в материале происходит уменьшение среднего размера зерен до 0,3 мкм. На втором этапе - последующей деформации прокаткой или экструзией при комнатной температуре - зерна дополнительно измельчаются примерно до 0,1 мкм. Указанное измельчение в прототипе достигается чередованием прокатки и отжигов. Отжиги приводят к снижению высоких остаточных напряжений, которые способствуют разрушению материала при высоких степенях деформации. Однако в то же время при отжигах происходит выделение вторых фаз, значительно уменьшается количество подвижных дислокаций. Эти факторы приводят к изменению характера деформационного поведения материала при циклических нагрузках и не достигаются возможные значения усталостных характеристик. Для того чтобы избежать преждевременного разрушения материала при прокатке, по настоящему изобретению степень обжатия за один проход экспериментально выбирают таким образом, чтобы избежать формирования магистральной трещины на всех этапах прокатки до достижения степени деформации 80-90%. Практически это означает прокатку при очень малых степенях обжатия, начиная с первого цикла прокатки. Как показали эксперименты, при такой схеме прокатки можно не проводить промежуточных и окончательных термообработок. В результате формируется структура с ультрамелким размером зерна (до 0,1 мкм) с высокой степенью неравновесности границ и большим количеством подвижных дислокаций. Эти факторы обусловливают повышение усталостной прочности титана технической чистоты.
Способ осуществляют следующим образом.
Титановую заготовку в виде прутка подвергают интенсивной пластической деформации в пересекающихся каналах при понижении температуры в интервале 500-250°С в несколько последовательных проходов, между которыми пруток вращают на угол 90° для равномерной проработки структуры. Количество проходов определяется достижением накопленной логарифмической степени деформации е≥4. После окончания этапа интенсивной пластической деформации заготовку вынимают из оснастки и охлаждают до комнатной температуры. После этого заготовку подвергают холодной деформации, например, ступенчатой многоходовой прокаткой. При этом степень обжатия за один проход экспериментально подбирают таким образом, чтобы в заготовке не формировалась магистральная трещина, а количество проходов определяют так, чтобы конечная степень деформации составляла 80-90%. После выполнения описанных выше процедур проводят контроль структуры и физико-механических свойств.
Пример конкретного выполнения.
Исходную горячекатаную заготовку из технически чистого титана марки ВТ 1-0 в виде прутка диаметром 40 мм подвергают интенсивной пластической деформации по описанному выше способу. Угол пересечения каналов α=90°. Температура начала и конца интенсивной пластической деформации составила 450 и 400°С соответственно. Число последовательных проходов n=8, в результате чего достигается деформация е=9,2. После охлаждения заготовки до комнатной температуры из нее вырезали пластины толщиной 3-8 мм, затем эти пластины многократно прокатывали на обычном двухвалковом прокатном стане при комнатной температуре. Степень обжатия за один проход составляла 0,05-0,1 мм. Количество проходов соответствовало конечной степени деформации 88%. В результате получали плоские пластины шириной 20-30 мм и длиной до 300 мм
Результаты испытаний показали следующие свойства полученного материала:
размер зерен d=0.1 мкм
предел прочности σв=1150 МПа
предел текучести σ0,2=950 МПа
относительное удлинение до разрушения δ=13%
предел выносливости σ0=650 МПа
На чертеже представлены результаты усталостных испытаний при знакопостоянном равномерном изгибе. Видно, что при максимальных напряжениях цикла ниже 650 МПа все испытанные образцы выдержали заданное количество циклов без разрушения, то есть предел выносливости составил 650 МПа. При реализации способа по прототипу предел выносливости был равен 500 МПа.
Таким образом, предложенный способ получения ультрамелкозернистых листовых титановых заготовок существенно повышает усталостную прочность материала при сохранении прочности и технологической пластичности, позволяет сократить временные и энергетические затраты на производство материала из-за отсутствия операций промежуточного и конечного отжигов.
Claims (1)
- Способ получения ультрамелкозернистых заготовок из титана технической чистоты, включающий интенсивную пластическую деформацию в пересекающихся каналах и последующую механическую обработку заготовки, отличающийся тем, что механическую обработку проводят путем многократной прокатки или экструзии при комнатной температуре при степени обжатия за один проход, не вызывающей формирование магистральной трещины и разрушение материала, и числе проходов при прокатке или экструзии, обеспечивающих конечную степень деформации 80-90%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003116560/02A RU2251588C2 (ru) | 2003-06-03 | 2003-06-03 | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003116560/02A RU2251588C2 (ru) | 2003-06-03 | 2003-06-03 | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003116560A RU2003116560A (ru) | 2004-12-20 |
RU2251588C2 true RU2251588C2 (ru) | 2005-05-10 |
Family
ID=35747130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003116560/02A RU2251588C2 (ru) | 2003-06-03 | 2003-06-03 | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2251588C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010047620A3 (ru) * | 2008-10-22 | 2010-06-17 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет (Гоу Впо Угату) | Наноструктурный технически чистый титан для биомедицины и способ получения прутка из него |
RU2491366C1 (ru) * | 2012-05-10 | 2013-08-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ обработки изделий из титана марки вт1-0 |
CN106825105A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-13 | 江苏顺通管业有限公司 | 一种钛合金有缝管制造方法 |
CN115522151A (zh) * | 2022-10-09 | 2022-12-27 | 攀枝花学院 | 高纯ta1钛材获得超细晶粒的方法 |
-
2003
- 2003-06-03 RU RU2003116560/02A patent/RU2251588C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010047620A3 (ru) * | 2008-10-22 | 2010-06-17 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет (Гоу Впо Угату) | Наноструктурный технически чистый титан для биомедицины и способ получения прутка из него |
CN102232124B (zh) * | 2008-10-22 | 2013-09-11 | 木工技术公司 | 生物医学用纳米结构工业纯钛及使用其制造钛棒的一种方法 |
US8919168B2 (en) | 2008-10-22 | 2014-12-30 | Ruslan Zufarovich Valiev | Nanostructured commercially pure titanium for biomedicine and a method for producing a rod therefrom |
AU2009307113B2 (en) * | 2008-10-22 | 2015-07-30 | Federal State Budget-Funded Educational Institution Of Higher Professional Education "Ufa State Aviation Technical University" | Commercially pure nanostructured titanium for biomedicine and a method for making a bar thereof |
RU2491366C1 (ru) * | 2012-05-10 | 2013-08-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ обработки изделий из титана марки вт1-0 |
CN106825105A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-13 | 江苏顺通管业有限公司 | 一种钛合金有缝管制造方法 |
CN115522151A (zh) * | 2022-10-09 | 2022-12-27 | 攀枝花学院 | 高纯ta1钛材获得超细晶粒的方法 |
CN115522151B (zh) * | 2022-10-09 | 2023-10-27 | 攀枝花学院 | 高纯ta1钛材获得超细晶粒的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7708845B2 (en) | Method for manufacturing thin sheets of high strength titanium alloys description | |
Naizabekov et al. | Effect of combined rolling–ECAP on ultrafine-grained structure and properties in 6063 Al alloy | |
Montazeri-Pour et al. | Microstructural and mechanical properties of AA1100 aluminum processed by multi-axial incremental forging and shearing | |
RU2758045C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВКИ В ВИДЕ ПРУТКА ИЗ (α+β)-ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | |
US10815558B2 (en) | Method for preparing rods from titanium-based alloys | |
RU2240197C1 (ru) | Способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок | |
US6159315A (en) | Stress relieving of an age hardenable aluminum alloy product | |
Kaibyshev et al. | Cost‐Affordable Technique Involving Equal Channel Angular Pressing for the Manufacturing of Ultrafine Grained Sheets of an Al–Li–Mg–Sc Alloy | |
CN112536406B (zh) | 一种避免表面开裂的锻造拔长方法 | |
RU2251588C2 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок | |
Kashi et al. | Microstructure and mechanical properties of the ultrafine-grained copper tube produced by severe plastic deformation | |
KR100421772B1 (ko) | 지르코늄 합금 튜브의 제조방법 | |
Zherebtsov et al. | Production, properties and application of ultrafine-grained titanium alloys | |
RU2761398C1 (ru) | Способ обработки прутков из орто-сплавов титана для получения лопаток компрессора газотурбинного двигателя | |
RU2175685C1 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок | |
RU2707006C1 (ru) | Способ штамповки заготовок с ультрамелкозернистой структурой из двухфазных титановых сплавов | |
EP0848073A1 (en) | Stress relieving of an age hardenable aluminium alloy product | |
RU2237109C1 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок | |
Aghababaei et al. | Investigation of Microstructure and Mechanical Properties of Al-6061 Tubes Processed by Tubular Channel Angular Pressing Process Having Trapezoidal Channel Geometry | |
RU2635650C1 (ru) | Способ термомеханической обработки высоколегированных псевдо-β титановых сплавов, легированных редкими и редкоземельными металлами | |
RU2479366C1 (ru) | Способ обработки полуфабрикатов из титанового сплава вт6 | |
RU2285740C1 (ru) | Способ термомеханической обработки двухфазных титановых сплавов | |
Tolkushkin et al. | DEVELOPMENT AND RESEARCH OF THE NEW FORGING TECHNOLOGY OF BILLETS IN THE STEP-WEDGE DIES. | |
Volokitin et al. | ANALYSIS OF THE TECHNOLOGICAL PROCESS OF FORGING WORKPIECES IN STEP-WEDGE STRIKERS USING FEM MODELING. | |
RU2418092C1 (ru) | Способ получения титановых заготовок многогранной и круглой формы в наноструктурном состоянии и устройство для деформационной обработки титановых заготовок |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090604 |