【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛合金，特别涉及一种制备具有低温高冲击功的α+β型钛合金的优化方法。
技术介绍
1、钛合金因具有比强度高、密度低、耐腐蚀性优异等优点，可作为石油化工、船舶、管道系统和航空航天工业的低温结构件，使其成为低温环境用设备不可或缺的材料，这些设备在使用过程中不可避免地会受到冲击载荷的影响。因此提高钛合金在低温下抗冲击能力具有重大意义。
2、le i等人(le i l,zhao q y,zhu q w,et a l.twi nn i ng-i nduced h i ghimpact toughness of t itan i um a l l oy at cryogen i c temperature[j].materi a l s sc i ence&engi neer i ng a,2022,860:144258.)研究发现纯钛在低温环境下，冲击过程中形成的高密度孪晶可以有效地缓解应力集中，并导致更好的低温冲击韧性。此外，le i等人(le i l,zhu q w,zhao q y,et a l.low-temperature impact toughnessand deformat i on mechan i sm of ct20 t i tan i um a l l oy[j].mater i a l scharacter i zat i on,2023,195:112504.)研究了ct20钛合金的低温冲击韧性，结果表明晶界和具有大角度晶界的α束域界面有效地偏转了裂纹扩展方向，形成了弯曲的裂纹路
3、纯钛、α和近α钛合金的韧-脆转变温度低，低温韧性良好，在低温结构中应用广泛。而α+β型钛合金韧-脆转变温度略高，国内外石油套管用钛合金主要为α+β型钛合金，因此如何开发一种低温高冲击功α+β型钛合金是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术公开了一种制备具有低温高冲击功的α+β型钛合金的优化方法，通过fe的微合金化以及双重退火协同强韧化，提高了钛合金低温抗冲击能力。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种低温高冲击功α+β型钛合金，按质量百分比计，包括下述成分：a l：5.4-6.8％、v：3.4-4.6％、fe：0.45-0.65％和余量的t i。
4、本专利技术以铝为稳定α相元素，以钒为稳定β相元素，微量铁元素的添加细化了片层α和束域的尺寸，对提升合金低温冲击功具有显著优势。
5、进一步，上述一种低温高冲击功α+β型钛合金，按质量百分比计，还包括杂质：o：≤0.10％、h：≤0.002％、n：≤0.01％、c：≤0.01％。
6、一种制备具有低温高冲击功的α+β型钛合金的优化方法，包括以下步骤：
7、步骤一：原料优化：将原材料按上述比例进行熔炼后得到合金铸锭；
8、步骤二：锻造优化：将合金铸锭先进行切削加工，再进行锻造，得到锻坯，采用锻机锻造可以破碎晶粒，改变合金的显微组织。
9、步骤三：热处理优化：将步骤二得到的锻坯进行双重退火处理，得到低温高冲击功钛合金。
10、进一步地，步骤一中，原料采用0级海绵钛、铝钒合金、铝豆、钛铁合金，经过液压机压制成自耗电极；利用真空自耗电弧熔炼炉进行熔炼，每个样品分别熔炼3遍以保证铸锭的均匀性。
11、进一步地，步骤二中，采用锻机进行β锻开坯与(α+β)相区锻造。
12、进一步地，步骤三中，所述双重退火处理的试样进行真空封管处理，可避免试样氧化。
13、进一步地，所述低温高冲击的α+β型钛合金在-20℃低温环境下测得冲击功为38.4-53j。
14、进一步地，步骤三中，所述双重退火处理的升温速率为8℃/min；所述双重退火处理中高温退火的保温温度为870-950℃，保温时间为1.5-2h；高温退火温度选择在(α+β)/β相变点以下30-110℃,即两相区的上部温度范围，而加热到β单相区，则会产生粗大次生α相，对韧性有害，会降低本专利技术的综合力学性能。
15、进一步地，步骤三中，低温退火处理的保温温度为500-550℃，退火处理的保温时间为4-4.5h；相比于温度为870-950℃的高温退火，低温退火处理后得到的组织包括板条状α、等轴α和细针状次生α相(αs)，使该专利技术具有更有更好的抗低温冲击裂纹扩展能力。
16、进一步地，步骤三中，升温和保温过程独立地在保护气氛下进行，冷却方式为空冷。
17、本专利技术的有益效果：
18、1、通过fe元素微合金化和双重退火热处理工艺，在高温退火温度较低时，经过双重退火处理后，含有大量的板条状α组织。随着高温退火温度的升高，α球化率也随着增加，经过930℃双重退火热处理后，经过fe元素的渗透作用，α相呈现规则型的板条状α、等轴α和细针状次生α相(αs)。当高温退火温度升到950℃时，αs含量显著增加但是板条状α、等轴α含量降低。经过930℃双重退火热处理后的组织更有利于提高钛合金抗低温冲击裂纹扩展能力。
19、2、通过fe的微合金化以及双重退火协同强韧化，所得合金的低温冲击裂纹直接穿过αp相，以穿晶开裂为主，也有少量在α/β界面处开裂；协同强韧化后，扩展路径受到βt的影响，其中细化的片层α加剧裂纹扩展偏折，增加扩展路径曲折程度；所得合金具有较小的束域尺寸，裂纹穿过束域需消耗更多能量，提高了钛合金抗低温冲击裂纹扩展能力。
20、3、本专利技术提通过fe的微合金化以及双重退火协同强韧化，提高了钛合金低温抗冲击能力。所述低温高冲击的α+β型钛合金在-20℃低温环境下测得冲击功为38.4-53j，本专利技术添加fe的合金与不添加fe的合金相比，添加fe的合金冲击功提高29％。
21、4、实施例测试结果表明，本专利技术提供的低温高冲击功钛合金的屈服强度为928mpa，抗拉强度为1010mpa，断后延伸率为15.5％，冲击功为53j，综合力学性能优良，低温冲击功高。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具有低温高冲击功的α+β型钛合金，其特征在于：按质量百分比：Al：5.4-6.8％、V：3.4-4.6％、Fe：0.45-0.65％和余量的Ti；所述钛合金在低温环境下，具有优异的抗低温冲击裂纹扩展能力。
2.一种制备具有低温高冲击功的α+β型钛合金的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种制备具有低温高冲击功的α+β型钛合金的优化方法，其特征在于，所述低温高冲击的α+β型钛合金在-20℃低温环境下测得冲击功为38.4-53J。
4.根据权利要求2所述的一种制备具有低温高冲击功的α+β型钛合金的优化方法，其特征在于，所述熔炼为3次真空自耗电弧熔炼。
5.根据权利要求2所述的一种制备具有低温高冲击功的α+β型钛合金的优化方法，其特征在于，所述双重退火处理的升温速率为8℃/min；所述步骤中高温退火的保温温度为870-950℃，保温时间为1.5-2h；低温退火处理的保温温度为500-550℃，退火处理的保温时间为4-4.5h；升温和保温过程独立地在保护气氛下进行；它们的冷却方式均为空冷。p>
6.根据权利要求2所述的一种制备具有低温高冲击功的α+β型钛合金的优化方法，其特征在于，通过Fe的微合金化以及双重退火协同强韧化，所得合金的低温冲击裂纹直接穿过αp相，以穿晶开裂为主，也有少量在α/β界面处开裂；协同强韧化后，扩展路径受到βT的影响，其中细化的片层α加剧裂纹扩展偏折，增加扩展路径曲折程度；所得合金具有较小的束域尺寸，裂纹穿过束域需消耗更多能量，提高了钛合金抗低温冲击裂纹扩展能力。
...【技术特征摘要】
1.一种具有低温高冲击功的α+β型钛合金，其特征在于：按质量百分比：al：5.4-6.8％、v：3.4-4.6％、fe：0.45-0.65％和余量的ti；所述钛合金在低温环境下，具有优异的抗低温冲击裂纹扩展能力。
2.一种制备具有低温高冲击功的α+β型钛合金的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种制备具有低温高冲击功的α+β型钛合金的优化方法，其特征在于，所述低温高冲击的α+β型钛合金在-20℃低温环境下测得冲击功为38.4-53j。
4.根据权利要求2所述的一种制备具有低温高冲击功的α+β型钛合金的优化方法，其特征在于，所述熔炼为3次真空自耗电弧熔炼。
5.根据权利要求2所述的一种制备具有低温高冲击功的α...
【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，范存铁，常辉，詹超，卢兵，孙洋洋，董月成，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。