[发明专利]一种高强度、高韧性钛合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金，更具体地涉及一种通过部分动态球化，具有一种显微组织的钛合金的制备方法，所述显微组织混合存在微小的等轴组织和层状组织。

背景技术

在如钛合金，在极限环境中所使用的金属材料中，屈服强度和均匀延伸率是非常重要的机械特性。当从外部对主要用于结构材料的钛合金施加比其屈服强度更大的强度时，材料会产生永久变形，因此获得高屈服强度非常重要。

而且，当产生比均匀延伸率更大的变形时，材料的脆弱部分可能产生颈缩而断裂，因此为了提高结构材料的可靠性，获得高均匀延伸率也是必需的。

然而，当用一般的热处理制备钛合金时，屈服强度和均匀延伸率具有相互反比的倾向，因此提出过多种克服该倾向的方法。最近韩国公开号第2009-0069647号(2009.07.01)中公开了一种通过制备在钛中添加铌的合金，与纯钛相比，提高了强度和韧性的方法。

但是，此方法是关于热/机械处理之前的合金化方法，与合金化后通过热/机械处理使已开发的合金的强度和韧性增加的本方法，其范畴不同。

另外，本申请人的在先申请韩国申请号第10-2009-0083931号(2009.09.07)中公开了一种对具有层状显微组织的钛合金，通过在温热区域实施交叉轧制使晶粒超细化的方法。

更具体地，将初始显微组织诱导为由微小层结构组成的马氏体后，通过观察变形量、变形速率、变形温度等对显微组织的变化产生的影响，使工艺变量最优化，从而在低变形量下制备具有纳米晶粒的等轴组织的钛合金。

但是上述方法虽具有大大提高了屈服强度的优点，但是具有与一般热处理方法相比均匀延伸率显著降低的缺点，因此与一般显微组织相比，具有屈服强度及均匀延伸率的乘积未提高或者反而变小的缺点。

因此为了扩大钛合金的可靠性和应用，需要一种通过热/机械处理，使屈服强度和均匀延伸率更加平衡的技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金的制备方法，该方法为了维持屈服强度和均匀延伸率的平衡，通过热及机械处理钛合金，使显微组织部分动态球化，使得钛合金中混合存在有等轴组织和层状组织。

根据本发明的优选实施例的高强度、高韧性钛合金的制备方法，包括以下步骤：提供具有马氏体组织的钛合金；及通过热及机械处理所述马氏体组织的钛合金，使显微结构部分动态球化。

所提供的所述钛合金的显微组织包括层状的马氏体组织。

本发明的特征在于，所述热及机械处理在775℃～875℃的变形温度、0.07s^-1～0.13s^-1的变形速率、-0.2～-1.6的变形量范围内轧制。

此外，本发明的特征在于，所述热及机械处理在800℃的变形温度、0.1s^-1的变形速率、-0.2～-1.6的变形量范围内轧制。

本发明的特征在于，所述轧制通过单向轧制(uni-directional rolling)实现。

本发明的特征在于，通过所述部分动态球化，在所述钛合金的显微组织同时存在微小的等轴组织和层状组织。

利用本发明能够生产一种具有优秀的屈服强度和均匀延伸率的钛合金，在使用环境中能够提高可靠性，也能够扩大其应用范围。

附图说明

图1为具有初始等轴组织的Ti-6Al-4V合金的光学显微镜照片。

图2为显示将钛合金在1040℃维持1小时后，通过水冷获得的马氏体组织的照片。

图3为显示将钛合金在1040℃维持4小时后，进行空冷，再于730℃维持4小时后，通过空冷获得的粗大的层状组织的照片。

图4为显示将钛合金在950℃维持4小时后，进行水冷，再于540℃维持6小时后，通过空冷获得的双重组织的照片。

图5为将具有马氏体组织的Ti-6Al-4V合金，以变形温度800℃、变形速率0.1s^-1和变形量-0.2进行单向轧制时，显微组织的电子背散射衍射照片。

图6为以变形温度800℃、变形速率0.1s^-1和变形量-0.8单向轧制时，显微组织的电子背散射衍射照片。

图7为以变形温度800℃、变形速率0.1s^-1和变形量-1.2单向轧制时，显微组织的电子背散射衍射照片。

图8为以变形温度800℃、变形速率0.1s^-1和变形量-1.6单向轧制时，显微组织的电子背散射衍射照片。