一種制備高性能Ti6Al4V合金板材的方法與流程

本發明屬于金屬板材軋制技術領域，特別涉及一種制備高性能ti6al4v合金板材的方法。

背景技術：

ti6al4v鈦合金具有非常優越的高溫性能，其在航空航天、生物材料等很多領域具有非常廣泛的應用。隨著制造領域輕量化的發展，在相同載荷需求下，實現提高鈦合金板材機械性能以降低鈦合金板材厚度具有重要的科學意義與工程應用價值。

對于鈦合金材料，具有hcp結構。在低冷大塑性變形過程中，容易發生裂紋，從而使材料構件性能下降。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種制備高性能ti6al4v合金板材的方法，采用深冷異步軋制工藝，可減少鈦合金板材冷變形量，制備出高質量鈦合金板材，實現鈦合金板材比常規板材力學性能提高10％以上。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種制備高性能ti6al4v合金板材的方法，包括如下步驟：

第一步：以ti6al4v熱軋板材為原料，板材厚度為1.5mm-3.5mm；

第二步：將材料放入深冷箱內進行冷卻，使軋件的溫度降低到-190℃，保溫10分鐘；

第三步：將材料取出，進行冷軋，上軋輥軋制速度和下軋輥軋制速度分別為v1和v2，控制上下輥輥速比v1：v2＝1.1～1.2，進行軋制，軋制壓下率在5％-10％；

重復第二步和第三步，直到軋件總壓下率達到20％-50％，得到高性能ti6al4v合金板材。

與現有技術相比，本發明利用超低溫變形情況下鈦合金變形過程形成小的晶粒尺寸，特別是細小的高v相的原理，進而提高材料的機械性能。ti6al4v合金在航空航天、生命醫學等多領域應用前景，本發明提供的方法，能夠有效地提高材料的使用壽命。

附圖說明

圖1是ti6al4v合金板材制備流程圖。

圖2是eds分析的實施例中ti6al4v深冷異步軋制之后材料的v元素分布圖。在圖中，可以看到細小的v元素分布高峰區域。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。

如圖1所示，一種制備高性能ti6al4v合金板材的方法，步驟如下：

第一步：以ti6al4v熱軋板材1為原料，板材厚度為1.5mm-3.5mm。

第二步：將材料放入深冷箱2內進行冷卻，使軋件的溫度降低到-190℃，保溫10分鐘。

第三步：將材料取出，進行冷軋。上軋輥3軋制速度和下軋輥4軋制速度分別為v1和v2，嚴格控制上下輥輥速比v1：v2＝1.1～1.2。根據ti6al4v的低溫性能特征，嚴格控制各道次軋制壓下率在5％-10％。

重復第二步和第三步，直到軋件總壓下率達到20％-50％，得到高性能ti6al4v合金板材，由于深冷異步軋制過程中ti6al4v合金晶粒細化并形成小尺度的高v相材料，因此可實現材料機械性能大幅提高。

在一個實施例中，采用1.5mm的ti6al4v合金進行了深冷異步軋制，異速比v1：v2設置為1.2，通過多道次軋制后，軋件厚度被降低到0.8mm。經過測量，相對于普通冷軋，在相同壓下率的情況下，軋件的屈服強度提高了19.7％。圖2為采用深冷軋制ti6al4v的微觀組織照片，其中，可以看出存在較小尺寸的高v分布區域。這些納米尺寸的v富集區域是提高材料性能的關鍵因素。

技術特征：

技術總結
一種制備高性能Ti6Al4V合金板材的方法，以Ti6Al4V熱軋板材為原料，板材厚度為1.5mm?3.5mm，將材料放入深冷箱內進行冷卻，使軋件的溫度降低到?190℃，保溫10分鐘；將材料取出，進行冷軋，上軋輥軋制速度和下軋輥軋制速度分別為V1和V2，控制上下輥輥速比V1：V2＝1.1～1.2，進行軋制，軋制壓下率在5％?10％；重復軋制直到軋件總壓下率達到20％?50％，得到高性能Ti6Al4V合金板材，本發明利用超低溫變形情況下鈦合金變形過程形成小的晶粒尺寸，特別是細小的高V相的原理，進而提高材料的機械性能。Ti6Al4V合金在航空航天、生命醫學等多領域應用前景，本發明提供的方法，能夠有效地提高材料的使用壽命。

技術研發人員：喻海良;崔曉輝;王青山
受保護的技術使用者：中南大學
技術研發日：2017.06.14
技術公布日：2017.09.22