本发明专利技术公开一种高强度、高韧性钛合金的制备方法。本发明专利技术的高强度、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，使显微组织部分动态球化。本发明专利技术制备一种具有部分动态球化的显微组织的钛合金，使其具有优秀的屈服强度(yield?strength，YS)和均匀延伸率(uniform?elongation，U.EL)。对于具有层状形态的显微组织，通过调整轧制方向和变形量，控制为微小的等轴组织和层状组织同时存在的显微组织。根据本发明专利技术，能够制备一种与已知热处理方法相比屈服强度及均匀延伸率的乘积(YS×U.EL)提高的钛合金。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种钛合金，更具体地涉及ー种通过部分动态球化，具有ー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。
技术介绍
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，因此获得高屈服強度非常重要。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，屈服強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)中公开了ー种通过制备在钛中添加铌的合金，与纯钛相比，提高了強度和韧性的方法。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強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)中公开了ー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，使エ艺变量最优化，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強度的优点，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，具有屈服強度及均匀延伸率的乘积未提闻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，需要ー种通过热/机械处理，使屈服強度和均匀延伸率更加平衡的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种钛合金的制备方法，该方法为了维持屈服強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。根据本专利技术的优选实施例的高強度、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。本专利技术的特征在于，所述热及机械处理在775°C 875°C的变形温度、O. 07s—1 O. 13s—1的变形速率、-O. 2 -I. 6的变形量范围内轧制。此外，本专利技术的特征在于，所述热及机械处理在800°C的变形温度、O. Is—1的变形速率、-O. 2 -I. 6的变形量范围内轧制。本专利技术的特征在于，所述轧制通过单向轧制(uni-directional rolling)实现。本专利技术的特征在于，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。利用本专利技术能够生产ー种具有优秀的屈服強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I为具有初始等轴组织的Ti-6A1_4V合金的光学显微镜照片。图2为显示将钛合金在1040°C維持I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°C维持4小时后，进行空冷，再于730°C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°C维持4小时后,进行水冷,再于540°C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-6A1_4V合金，以变形温度800°C、变形速率O. Is—1和变形量-O. 2进行单向轧制吋，显微组织的电子背散射衍射照片。图6为以变形温度800°C、变形速率O. Is—1和变形量-O. 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°C、变形速率O. Is—1和变形量-I. 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°C、变形速率O. Is—1和变形量-I. 6单向轧制时，显微组织的电子背散射衍射照片。图9为将具有马氏体组织的Ti-6A1_4V合金交叉轧制时的电子背散射衍射照片，此时エ艺条件为变形温度800°C、变形速率O. Is—1和变形量-I. 6。图10至图12为显示具有各显微组织的钛合金的常温拉伸实验結果，图10为平均屈服強度，图11为平均均匀延伸率，图12为平均屈服強度及平均均匀延伸率的乘积。具体实施例方式下面，详细地描述本专利技术。为了获得部分动态球化的显微组织(即微小的等轴组织和层状组织同时存在的显微组织)，将初始显微组织诱导为由微小层结构组成的马氏体后，观察变形量、变形速率、变形温度等对显微组织的变化弓I起的影响。图I至图4为利用光学显微镜观察到的照片，是通过已知的热处理方法能够获得的代表性显微组织。图I为Ti-6A1-4V合金的初始显微组织，是ー种具有10 μ m左右晶粒大小的等轴组织。图2为ー种具有微小层结构的马氏体组织，该微小层结构是将图I的显微组织在β变态温度( 1000°c )以上的1040°C维持I小时后，通过水冷获得的。图3为ー种具有粗大的层结构的层状组织，该层状组织是将图I的显微组织在1040°C维持4小时后，进行空冷，再于730°C维持4小时后，通过空冷获得的。图4为由粗大的等轴组织和层状组织构成的双重组织，该粗大的等轴组织和层状组织是将图I的显微组织在950°C維持4小时后，进行水冷，再于540°C維持6小时后，通过空冷获得的。图5至图8为对如图2的具有马氏体组织的Ti-6A1 _4V合金，改变エ艺条件并单向乳制(uni-directional rolling)后，以电子背散射衍射(electron backs cattereddiffraction)装置观察的反极图(inverse pole figure, IPF)。图5的エ艺条件是变形温度800°C、变形速率0. I s'变形量-0. 4。图6的エ艺条件是变形温度800°C、变形速率0. I s'变形量-0. 8。图7的エ艺条件是变形温度800°C、变形速率0. Is'变形量-1. 2。图8的エ艺条件是变形温度800°C、变形速率0. Is'变形量-I. 6。如图5至图8所示，在单向轧制时随着变形量的増加，虽然有图2的马氏体组织分割形成的微小的等轴组织的分率増加的变化，但是图5至图8的显微组织均同时存在微小的等轴组织和层状组织(显示为红色的部分)。图4的组织和图5至图8的显微组织的区别为，在图4中粗大的等轴组织和形成群落(colony)的层状组织混合存在，相反在图5至图8中，微小的等轴组织和未形成群落的层状组织混合存在。另ー方面，随着变形量的増加，微小的等轴组织的分率増加是因为形成于各个层状结构内部的亚晶粒有效地变为具有高倾角边界的晶粒。结果是，图5至图8的显微组织及其エ艺条件是本方法的核心。图9为将图2的具有马氏体组织的Ti-6A1_4V合金，在变形温度800°C、变形速率0.Is—1、变形量-1. 6的条件下,进行交叉轧制(cross-rolling)后，以电子背散射衍射装置观察的反极图。图9所示钛合金产生完全动态球化，由微小的等轴组织组成。比较图9和图8，虽然变形温度、变形速率和变形量等エ艺条本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：李钟洙，李侑焕，金善美，朴赞熙，
申请(专利权)人：浦项工科大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：
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