[发明专利]具有梯度层α相组织的TB8钛合金棒材及其制备方法

说明书

本发明属于钛合金加工技术领域，公开了一种具有梯度层α相组织的TB8钛合金棒材及其制备方法，包括：将TB8钛合金棒材试样加热至800～900℃后保温1～2h，随后冷却至室温，获得具有单一β相组织的钛合金棒材；随后进行多道次的超声滚压处理，获得具有梯度层β相组织的钛合金棒材；然后，于盐浴炉中进行时效热处理，随后冷却至室温后，即获得具有梯度层α相组织的TB8钛合金棒材。本发明的制备方法制备成本低、工艺简单、操作方便，且本发明可以获得具有纳米尺度的梯度层α相组织的TB8钛合金棒材。

技术领域

本发明涉及钛合金加工技术领域，尤其涉及一种具有梯度层α相组织的TB8钛合金棒材及其制备方法。

背景技术

TB8钛合金是我国在“九五”期间研发出来的一种新型亚稳β型超高强钛合金，因其具有高比强度、优良的可加工性、抗蠕变性能以及良好的淬透性等特性，被广泛用作航空航天领域，如飞机发动机、起落架和紧固件等重要部件。

由于TB8钛合金零部件的服役环境较为恶劣，如航空发动机叶盘在使用过程中会面临温度、应变和应力梯度等问题，因此航空航天领域要求TB8钛合金零部件需具有高的强度、疲劳性能以及良好塑性。目前，现有技术获得的TB8钛合金虽然展现出超高的强度，但延伸率和断面收缩率都比较低，无法满足TB8钛合金在一些极端环境服役。

近年来，一些文献报道具有表层梯度结构组织的材料可同时提高材料强度、疲劳强度和塑性。目前，制备表层梯度结构组织的方法主要有表面机械研磨、表面机械碾磨、高压表面滚压处理、超声滚压等。对于亚稳β型TB8钛合金，时效处理后合金的组织主要由大量α相和少量β相组成的双相组织，强度、硬度非常高，但塑性较差，导致后期加工处理过程中，材料表面不易变形，甚至容易造成表面开裂，从而很难获得具有显著梯度层α相组织的TB8钛合金棒材。

为此，本发明提供一种具有梯度层α相组织的TB8钛合金棒材及其制备方法。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种具有梯度层α相组织的TB8钛合金棒材及其制备方法。本发明通过超声滚压和热处理相结合的方法，来制备具有不同梯度层α相组织的TB8钛合金棒材。

本发明的一种具有梯度层α相组织的TB8钛合金棒材及其制备方法是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一个目的是提供一种具有梯度层α相组织的TB8钛合金棒材的制备方法，包括以下步骤：

将TB8钛合金棒材试样加热至800～900℃后保温1～2h，随后冷却至室温，获得具有单一β相组织的钛合金棒材；随后进行多道次的超声滚压处理，获得具有梯度层β相组织的钛合金棒材；然后，于盐浴炉中进行时效热处理，随后冷却至室温后，即获得具有梯度层α相组织的TB8钛合金棒材。

进一步地，所述超声滚压的工艺参数为：

机床转速为400～600r/min、压力为0.1～0.2MPa、进给量为0.07～0.09mm/r、滚压道次≥3次。

进一步地，所述滚压道次≥10次。

进一步地，所述保温处理是在真空条件下进行的。

进一步地，所述时效热处理的处理温度为500～600℃，保温时间为4～8h。

进一步地，所述TB8钛合金棒材试样为锻态。

进一步地，所述冷却的方式均为水淬冷却。

进一步地，所述TB8钛合金棒材包括以下按重量百分比的化学元素组分：

Mo14.5、Al2.9、Nb2.85、Si0.19、Fe0.07和Ti余量。

本发明的第二个目的是提供一种具有梯度层α相组织的TB8钛合金棒材。