【技术实现步骤摘要】
本申请涉及钛合金，特别是涉及一种高强韧马氏体异质结构的钛合金及其制备方法和应用。
技术介绍
1、ti-6al-4v因其具备出色的综合力学性能，被广泛应用于航空、化工、生物医疗、海洋等领域。
2、目前商用tc4钛合金通过传统工艺处理后，获得的组织通常呈现出四种典型形态，包括片层组织、双态组织、网篮组织、等轴组织。传统商用tc4钛合金的强度和塑性通常在900-1000mpa和7％-10％范围内。随着海洋、太空等被更深入的探索，对钛合金材料的综合性能提出了更大的挑战，特别是对其强韧性的协同提升。目前大多数传统手段在提高材料强度的同时，导致塑性的恶化。
3、此外，本申请专利技术人注意到：传统ti-6al-4v通过熔炼获得铸锭的方法很难保证整个铸锭的成分均匀性，而粉末冶金虽能有效的解决成分不均匀的问题，但是，粉末冶金所生产的坯料孔洞较多，严重影响其力学性能。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点与不足，根据本申请的一个实施方式，其目的在于提供一种高强韧马氏体异质结构的钛合金及其制备方法和应用。
2、上述目的可以是通过以下技术方案的实施方式实现：
3、根据本申请的一个方面，本申请提供的一种高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，包括以下步骤：
4、以ti-6al-4v合金粉末为原料，压制并烧结，得到坯料；
5、采用热挤压工艺对所述坯料进行塑性变形，获得成形件；
6、采用电阻加热方式对所述成形件进行热处理
7、可选地，采用电阻加热方式对所述成形件进行热处理，通过控制时间，获得马氏体异质结构的钛合金的步骤中，是指将所述成形件加工成板材并将其作为电阻，施加电压进行加热，控制通电时间，水淬获得马氏体异质结构的钛合金。
8、可选地，当施加电压为110v～220v时，控制通电时间为4s～25s。
9、可选地，采用热挤压工艺对所述坯料进行塑性变形，获得成形件的步骤中，包括：在真空气氛下对所述坯料加热并保温；将保温后的坯料置于预热的挤压模具中，热挤压成形，空冷至室温，获得成形件。
10、可选地，保温温度为900℃～1000℃，保温时间为20min～60min。
11、进一步可选地，挤压比为5～18，挤出速度为2mm/s～5mm/s。
12、可选地，模具的预热温度为400℃～500℃。
13、进一步可选地，所述ti-6al-4v合金粉末的颗粒直径为50～150μm。
14、可选地，压制并烧结采用冷等静压-真空烧结方式。
15、进一步可选地，压制压力为200～400mpa，保压时间为0.5～3h。
16、进一步可选地，真空烧结温度为1100～1400℃，保温时间为1～6h。
17、可选地，所述马氏体异质结构的钛合金的组织由马氏体相+初生α相组成。进一步地，不同形状及大小的α-ti及不同大小的马氏体组成了马氏体异质结构。
18、进一步地，其中，马氏体形状为条状，长1～30μm，长宽比均大于10：1；α-ti以条状结构和等轴结构共存，更进一步地，以长为10～50μm的条状结构和直径为1～15μm的等轴结构存在。
19、根据本申请的还一个方面，本申请提供的一种高强韧马氏体异质结构的钛合金，采用所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法制备得到。
20、进一步地，所述马氏体异质结构的钛合金，其室温抗拉强度＞1200mpa，伸长率＞10％。或者，所述所述马氏体异质结构的钛合金，其室温抗拉强度＞1000mpa，伸长率＞20％，相对于商用tc4具有较大提升。例如，所述马氏体异质结构的钛合金，其室温抗拉强度1050mpa～1300mpa，伸长率为11％～30％。尤其是，所述马氏体异质结构的钛合金，其室温抗拉强度可达1200mpa以上，和/或，其伸长率可达20％以上。
21、根据本申请的还一个方面，本申请提供一种高强韧马氏体异质结构的钛合金在航空航天、船舶、汽车领域的高强和/或高韧结构件中的应用。其中，所述高强韧马氏体异质结构的钛合金是采用所述高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法制备得到。
22、有益效果：根据本申请的一个实施方式，通过将粉末冶金和热挤压工艺结合，不仅保证成分均匀性，在热挤压过程中消除了粉末冶金棒坯中的气孔，提高材料致密度，从而有效减少裂纹扩展源，提高材料的强韧性；随后对材料进行热处理，尤其是在本申请优选实施方式中采用电阻加热方式进行热处理，通过控制通电时间，水淬便可获得马氏体、条状α和等轴α共存的马氏体异质结构的钛合金。
23、与现有技术相比，本申请的实施方式中还具有如下优点与有益效果：
24、(1)本申请通过粉末冶金和热挤压以及电阻加热相结合，对材料的微观组织结构进行调控，能够制备得到微观组织结构包括长条晶、等轴α-ti和马氏体的马氏体异质结构的钛合金。
25、(2)本申请的马氏体异质结构钛合金具有优异的力学性能，可应用于航空航天、船舶、汽车等领域中的高强或耐冲击结构件。
26、(3)本专利技术采用电阻加热热处理方式，通过控制通电时间，实现了钛合金中相转变过程的有效控制。
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1.一种高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，采用电阻加热方式对所述成形件进行热处理，通过控制时间，获得马氏体异质结构的钛合金的步骤中，是将所述成形件加工成板材并将其作为电阻，施加电压加热，控制通电时间，水淬获得马氏体异质结构的钛合金。
3.根据权利要求2所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，当施加电压为110V～220V时，控制通电时间为4s～25s。
4.根据权利要求1所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，采用热挤压工艺对所述坯料进行塑性变形，获得成形件的步骤中，包括：在真空气氛下对所述坯料加热并保温；
5.根据权利要求4所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，保温温度为900℃～1000℃，保温时间为20min～60min；
6.根据权利要求1所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，所述Ti-6Al-4V合金粉末的颗粒直径为50～150
7.根据权利要求1所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，压制并烧结采用冷等静压-真空烧结方式；
8.根据权利要求1所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，所述马氏体异质结构的钛合金的组织由马氏体相+初始α相组成；
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法制备得到的高强韧马氏体异质结构的钛合金。
10.根据权利要求9所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金，其特征在于，所述马氏体异质结构的钛合金，其室温抗拉强度＞1200MPa，伸长率＞10％；或者，所述马氏体异质结构的钛合金，室温抗拉强度＞1000MPa，伸长率＞20％。
11.一种根据权利要求1-8任一项所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法制备得到的高强韧马氏体异质结构的钛合金在航空航天、船舶、汽车领域的高强和/或高韧结构件中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，采用电阻加热方式对所述成形件进行热处理，通过控制时间，获得马氏体异质结构的钛合金的步骤中，是将所述成形件加工成板材并将其作为电阻，施加电压加热，控制通电时间，水淬获得马氏体异质结构的钛合金。
3.根据权利要求2所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，当施加电压为110v～220v时，控制通电时间为4s～25s。
4.根据权利要求1所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，采用热挤压工艺对所述坯料进行塑性变形，获得成形件的步骤中，包括：在真空气氛下对所述坯料加热并保温；
5.根据权利要求4所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金的制备方法，其特征在于，保温温度为900℃～1000℃，保温时间为20min～60min；
6.根据权利要求1所述的高强韧马氏体异质结构的钛合金...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘乐华，敖子翔，张卫文，杨超，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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