[发明专利]一种电流-热氢双辅助钛合金增塑方法

说明书

一种电流‑热氢双辅助钛合金增塑方法，本发明涉及钛合金材料的高温塑性变形领域，具体涉及一种电流‑热氢双辅助钛合金增塑方法。本发明是要解决现有钛合金氢致塑性成形方法中相界等氢陷阱较多，限制了氢在合金内的扩散，导致氢致增塑效果减弱的问题。方法：一、将钛合金板材进行固态置氢处理，获得最佳置氢量；二、搭建高温环境下的电流回路，对非成形区域做绝缘处理；三、在设定温度下通入电流同步进行高温变形，得到塑性变形后置氢钛合金板材构件；四、塑性变形后置氢钛合金板材构件进行真空脱氢处理。本发明用于提高钛合金塑性成形能力。

技术领域

本发明涉及钛合金材料的高温塑性变形领域，具体涉及一种电流-热氢双辅助钛合金增塑方法。

背景技术

钛合金因比强度高、耐高温和耐腐蚀等综合性能优异，常被应用于轻量化、高温和强腐蚀环境，在航空航天、医疗和化工等领域得到了广泛应用。特别是在我国的航空航天技术领域，对轻质耐高温钛合金构件的需求量越来越大，同时构件提出了一体化、复杂化和轻量化等多重要求，通常需要将钛合金坯料加工成各种特殊的形状，但钛合金室温塑性低、成形性差，当塑性变形量大时会产生裂纹、严重回弹等缺陷，室温塑性成形效果不佳，难以满足航空航天领域复杂构件控形控性的要求，因此，经常采用高温成形方法进行钛合金零件的制造。但是高温成形周期长、工况复杂、能耗高，另外，模具材料需满足耐高温和耐氧化等要求，显著增加了制造成本；因此提高钛合金塑性，降低成形温度和成形难度成为了钛合金加工领域的重点。而且随着钛合金类型的不断增加，新型钛合金或钛基合金的使用温度和高温强度更高，塑性变形能力更差，对成形模具材料、成形温度等提出了更高要求，因此带来了更大的挑战。

热氢加工是一种显著改善钛合金塑性和降低加工成本的方法，通过添加临时合金元素“氢”，可以使钛合金的热变形抗力大幅下降、成形效率提高、成形质量改善。但是新型钛合金因为相组成复杂，相界等氢陷阱较多，限制了氢在合金内的扩散，导致氢致增塑效果减弱。

发明内容

本发明是要解决现有钛合金氢致塑性成形方法中相界等氢陷阱较多，限制了氢在合金内的扩散，导致氢致增塑效果减弱的问题，而提供一种电流-热氢双辅助钛合金增塑方法。

本发明一种电流-热氢双辅助钛合金增塑方法具体是按以下步骤进行：

一、将钛合金板材进行固态置氢处理，得到含氢钛合金板材；

二、搭建高温环境下塑性成形设备成形区域的电流回路，对塑性成形设备的非成形区域做绝缘处理；

三、采用塑性成形设备配备的电炉将置氢钛合金板材坯料加热到设定温度进行保温，然后在设定温度下通入电流同步进行高温变形，得到塑性变形后置氢钛合金板材构件；

四、将塑性变形后置氢钛合金板材构件放置于真空热处理炉中进行脱氢处理，得到成形钛合金板材构件。

本发明的有益效果是：

本发明通过电流和热氢的双重辅助来大幅提升钛合金塑性变形能力，实现强力增塑效果。本发明的主要益效包括热氢增塑、电流增塑和电氢作用三方面。本发明中氢致增塑效应表现为在高温环境下氢原子扩散速率较快，可以促进钛合金的原子扩散，进而产生氢致相变、氢致位错运动效应，从而增加钛合金本身的塑性变形能力，包括降低变形抗力，提高延伸率；电流增塑效应表现为电流热效应和电致塑性，当大电流通过钛合金后可以产生一定的加热效果，并引起钛合金软化，电流还存在电子风效应，可以促进位错运动，进一步增加钛合金的塑性；电氢作用是本发明的重点，当施加电流后，可以产生很强的电场，帮助带电荷的氢离子挣脱相界等氢陷阱，增加氢在钛合金中的扩散能力，进而增强氢致塑性能力。同时由于合金整体的软化，还在很大程度上减弱了电流加热引起的局部集中颈缩现象。所以本发明可以大幅提高钛合金的塑性变形能力，从而降低成形难度，还可以降低成形温度。

附图说明