本发明专利技术涉及α/β钛合金的加工，并公开了用于从α+β钛合金形成制品的工艺。所述α+β钛合金包含按重量百分比从2.90至5.00的铝、从2.00至3.00的钒、从0.40至2.00的铁和从0.10至0.30的氧。将所述α+β钛合金在环境温度至500°F范围内的温度冷加工，并且随后在700°F至1200°F范围内的温度时效。
【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2011年6月27日，申请号为201180035692.8，专利技术名称为“α/β钛合金的加工”的申请的分案申请。
本公开涉及用于生产高强度α/β(α+β)钛合金的工艺并且涉及通过所公开的工艺生产的产品。
技术介绍
钛和钛基合金用于多种应用中，原因在于这些材料相对高的强度、低密度和良好的耐蚀性。例如，钛和钛基合金因为这种材料的高强度-重量比和耐蚀性而广泛地用于航天工业中。已知广泛用于多种应用中的一组钛合金是α/β(α+β)Ti-6Al-4V合金，其包含以重量计6％的铝、4％的钒、小于0.20％的氧和钛的名义成分。Ti-6Al-4V合金是最常见的钛基制造的材料之一，据估计占据超过50％的总钛基材料市场。Ti-6Al-4V合金用于众多应用中，这些应用得益于该合金在低温至中等温度下的高强度、轻重量和耐蚀性的组合。例如，Ti-6Al-4V合金用来生产飞行器发动机组件、飞行器结构性组件、紧固件、高性能汽车组件、医疗器械的组件、运动装备、海洋应用的组件和化学加工设备的组件。Ti-6Al-4V合金轧制产品一般上在轧制退火条件下或在经固溶处理和时效(STA)条件下使用。可在轧制退火条件下提供相对较低强度的Ti-6Al-4V合金轧制产品。如本文所用，“轧制退火条件”指在“轧制退火”热处理后钛合金的条件，在“轧制退火”热处理中，工件在升高的温度(例如，1200-1500°F/649-816℃)下退火约1-8小时并且在静止空气中冷却。在工件于α+β相场中热加工后，对其进行轧制退火热处理。在室温下，在轧制退火条件下的Ti-6Al-4V合金具有130ksi(896MPa)的最低规定的极限拉张强度和120ksi(827MPa)的最低规定的屈服强度。参见例如航天材料规范(AMS)4928和6931A，这些文献通过引用的方式并入本文。为增加Ti-6Al-4V合金的强度，这些材料通常经过STA热处理。STA热处理通常在工件于α+β相场中被热加工后进行。STA指在低于β转变温度的升高温度(例如，1725-1775°F/940-968℃)下热处理工件持续相对短暂的保温时间(例如，约1小时)并且随后用水或等同介质快速地对工件进行淬火。淬火的工件在升高的温度(例如，900-1200°F/482-649℃)下时效约4-8小时并且在静止空气中冷却。在室温下，根据STA加工制品的直径或厚度尺度，在STA条件下的Ti-6Al-4V合金具有150-165ksi(1034-1138MPa)的最低规定的极限拉张强度和140-155ksi(965-1069MPa)的最低规定的屈服强度。参见例如AMS4965和AMS 6930A，这些文献通过引用的方式并入本文。然而，在使用STA热处理来实现Ti-6Al-4V合金的高强度时存在众多限制。例如，材料的固有物理特性和在STA加工期间对快速淬火的要求限制了可以实现高强度的制品大小和尺寸，并且可能展现出相对较大的热应力、内应力、翘曲和维度扭曲。本公开涉及用于加工某些α+β钛合金以提供可媲美或优于STA条件下的Ti-6Al-4V合金的特性但又不遭受STA加工的限制的机械特性的方法。
技术实现思路
本文中公开的实施方案涉及用于从α+β钛合金形成制品的工艺。所述工艺包括将所述α+β钛合金在环境温度至500°F(260℃)范围内的温度冷加工，并且在冷加工步骤后，在700°F至1200°F(371-649℃)范围内的温度时效所述α+β钛合金。所述α+β钛合金包含按重量百分比从2.90％至5.00％的铝、从2.00％至3.00％的钒、从0.40％至2.00％的铁、从0.10％至0.30％的氧、附带杂质和钛。可以理解，公开和本文所述的本专利技术不限于在此简述中所公开的实施方案。附图说明本文公开和描述的多个非限制性实施方案的特征可以通过参考附图更好地理解，其中：图1是平均极限拉张强度和平均屈服强度对冷加工的图，所述冷加工量化为冷拉态条件下冷拉α+β钛合金棒的断面收缩率％(％RA)；图2是平均延性的图，所述平均延性量化为冷拉态条件下冷拉α+β钛合金棒的拉张伸长％；图3是在根据本文中公开的工艺的实施方案冷加工和直接时效后，极限拉张强度和屈服强度对α+β钛合金棒的延伸％的图；图4是在根据本文中公开的工艺的实施方案冷加工和直接时效后，平均极限拉张强度和平均屈服强度对α+β钛合金棒的平均伸长率的图；图5是平均极限拉张强度和平均屈服强度对α+β钛合金棒的图，所述α+β钛合金棒经冷加工至20％断面收缩率和在温度下时效1小时或8小时；图6是平均极限拉张强度和平均屈服强度对α+β钛合金棒的图，所述α+β钛合金棒经冷加工至30％断面收缩率和在温度下时效1小时或8小时；图7是平均极限拉张强度和平均屈服强度对α+β钛合金棒的图，所述α+β钛合金棒经冷加工至40％断面收缩率和在温度下时效1小时或8小时；图8是平均伸长率对α+β钛合金棒的时效温度的图，所述α+β钛合金棒经冷加工至20％断面收缩率和在温度下时效1小时或8小时；图9是平均伸长率对α+β钛合金棒的时效温度的图，所述α+β钛合金棒经冷加工至30％断面收缩率和在温度下时效1小时或8小时；图10是平均伸长率对α+β钛合金棒的时效温度的图，所述α+β钛合金棒经冷加工至40％断面收缩率和在温度下时效1小时或8小时；图11是平均极限拉张强度和平均屈服强度对α+β钛合金棒的时效时间的图，所述α+β钛合金棒经冷加工至20％断面收缩率和在850°F(454℃)或1100°F(593℃)时效；并且图12是平均伸长率对α+β钛合金棒的时效时间的图，所述α+β钛合金棒经冷加工至20％断面收缩率和在850°F(454℃)或1100°F(593℃)时效。当考虑对本公开的多个非限制性实施方案的以下详细描述时，读者将理解前述细节以及其他。当实施或使用本文所述的实施方案时，读者也可以理解额外的细节。具体实施方式应当理解对所公开实施方案的描述已经简化，以便仅显示与清晰理解所公开实施方案有关的那些特点和特征，同时出于清晰性目的，消除特点和特征。当考虑所公开实施方案的这种描述时，本领域普通技术人员会认识到其
他特点和特征可能在所公开实施方案的具体实施或应用中是合乎需要的。然而，因为这类其他特点和特征可以由本领域普通技术人员在考虑所公开实施方案的这种描述时轻易地确定并实施，并且因此对于完全理解所公开的实施方案而言不是必需的，所以本文中没有提供这类特点、特征等的描述。因而，应当理解，本文中所述的描述仅是所公开实施方案的示例和说明，并且不意在限制由权利要求书限定的本专利技术范围。在本公开中，除非另外指明，全部数字参数应理解为在全部情况下前置有术语“约”并受其修饰，其中所述数字参数拥有固有变异性，所述固有变异性是用来测定参数数值的潜在测量技术的特征。最低限度地并且不企图限制等同物原则适用于权利要求书的范围，本专利技术描述中所述的每个数字参数应当至少根据所报道的有效数字的数目并且通过普通修约技术加以解释。另外，本文中描述的任何数字范围意在包括隶属于所述范围内的全部子范围。例如，范围“1至10”意在包括在所述最小值1和所述最大值10之间(并且包括最小值和最大值)的全部子范围，即，具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，其包括：在环境温度至500°F范围内的温度下冷拉α+β钛合金工件；并且在700°F至1200°F范围内的温度下直接时效冷拉的所述α+β钛合金工件；所述α+β钛合金包含按重量百分比从2.90至5.00的铝、从2.00至3.00的钒、从0.40至2.00的铁、从0.10至0.30的氧、钛和附带杂质。
【技术特征摘要】
2010.07.19 US 12/838,6741.一种方法，其包括：在环境温度至500°F范围内的温度下冷拉α+β钛合金工件；并且在700°F至1200°F范围内的温度下直接时效冷拉的所述α+β钛合金工件；所述α+β钛合金包含按重量百分比从2.90至5.00的铝、从2.00至3.00的钒、从0.40至2.00的铁、从0.10至0.30的氧、钛和附带杂质。2.根据权利要求1所述的方法，其包括冷拉所述α+β钛合金工件至20％至60％的断面收缩率。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述α+β钛合金的所述冷拉包括至少两个拉延循环，其中每个拉延循环包括冷拉所述α+β钛合金工件至至少10％的断面收缩率。4.根据权利要求1所述的方法，其包括在环境温度下冷拉所述α+β钛合金工件。5.根据权利要求1所述的方法，其包括在800°F至1100°F范围内的温度下直接时效所述α+β钛合金工件。6.根据权利要求1所述的方法，其包括在温度下将所述α+β钛合金工件直接时效达0.5至10小时。7.根据权利要求1所述的方法，其还包括在低于所述α+β钛合金的β转变温度300°F至25°F范围内的温度下热加工所述α+β钛合金工件，其中所述热加工在所述冷拉之前进行。8.根据权利要求1所述的方法，其还包括在1500°F至1775°F范围内的温度下热加工所述α+β钛合金工件，其中所述热加工在所述冷拉之前进行。9.根据权利要求7所述的方法，其还包括在1200°F至1500°F范围内的温度下使所述α+β钛合金退火，其中所述退火在所述热加工和所述冷拉之间进行。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷拉和直接时效形成α+β钛合金制品，所述α+β钛合金制品在环境温度下具有在155ksi至200ksi范围内的极限拉张强度和在8％至20％范围内的伸长率。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述α+β钛合金制品选自由以下所组成的群组：钢坯、棒、杆、管件、板坯、板材和紧固件。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述α+β钛合金制品具有大于0.5英寸的直径或厚度、大于165ksi的极限拉张强度、大于155ksi的屈服强度和大于12...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·布莱恩，
申请(专利权)人：冶联科技地产有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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