一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法技术

本发明专利技术公开了一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，该方法包括：一、将高强韧钛合金从包套的底部装入并镶嵌在包套内部，得到挤压坯料；二、将润滑剂均匀地涂抹在挤压坯料的表面，静置后用石墨纸包裹，放入等通道转角挤压模具中；三、在室温条件下对放入等通道转角挤压模具中的挤压坯料进行两道次冷挤压，然后取出，去除包套和石墨纸后得到挤压高强韧钛合金。该方法将高强韧合金装入包套内形成半包套结构并涂抹润滑剂，在室温下进行两道次等通道转角冷挤压，减少了冷挤压过程中的摩擦阻力，提高了高强韧合金的塑性变形能力，避免了高强韧钛合金在剪切过程中的剪切断裂现象，有利于研究高强韧钛合金在剪切作用下的服役状况。

A cold extrusion method for high strength and toughness titanium alloy with two pass and equal channel corner

The invention discloses a two-pass equal channel angular cold extrusion method for high strength and toughness titanium alloy. The method comprises the following steps: firstly, the high strength and toughness titanium alloy is loaded from the bottom of the package and embedded in the inner of the package to obtain the extrusion blank; secondly, the lubricant is evenly coated on the surface of the extrusion blank, and after being statically placed, the extrusion blank is wrapped with graphite paper, and placed on it. In the equal channel angular extrusion die; 3. The extruded billet in the equal channel angular extrusion die was cold extruded twice at room temperature, and then taken out. After removing the envelope and graphite paper, the high strength and toughness titanium alloy was extruded. In this method, the high strength and toughness alloy is loaded into the package to form a semi-package structure and lubricant is applied. Two passes of equal channel angular cold extrusion are carried out at room temperature. The friction resistance during cold extrusion is reduced, the plastic deformation ability of the high strength and toughness alloy is improved, and the shear fracture phenomenon of the high strength and toughness titanium alloy during shearing is avoided. It is helpful to study the service state of high strength and toughness titanium alloy under shear.

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法
本专利技术属于材料加工
，具体涉及一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法。
技术介绍
高强韧钛合金由于具有比强度高，断裂韧度好，淬透性高，热加工工艺性能和机加工性能优异等特点，满足了航空航天材料的高结构效益、高可靠性结构件的使用要求，是一类理想的金属结构材料。高强韧钛合金目前主要应用于航空和航天等领域需要高强度高韧性的承力构件部位，特别是航天飞行器、航空发动机以及高科技武器装备各类框梁承力构件、承力螺栓、高强度弹簧、航母弹射器以及汽车装甲的主要结构材料。近年来，随着航空工业及航天技术的快速发展，军用和民用飞机加速更替换代，高强韧钛合金发展呈现出高用量和更高性能的使用需求，而进一步提高高强钛合金的比强度和比刚度，可以实现航天飞行器和航空飞机更大的减重效果，对推进国防技术装备的升级更替具有重要的战略意义。高强韧钛合金作为结构材料在服役过程中不仅承受常规拉伸和压缩塑形变形行为，而且在特殊服役环境下还需要承受剪切变形行为的影响，特别是在科学研究中剪切模式下高强韧钛合金微观组织结构演变规律、织构分析以及孪生与位错滑移协同的变形机制等方面的研究工作不易定量开展。目前，高压扭转强塑性变形技术也可以实现金属材料的剪切变形，但此方法存在制备试样尺寸较小且变形量不能定量化等缺点，对研究剪切模式下塑性变形机理存在较多的干扰因素。等通道转角挤压技术(ECAP)的工艺相对成熟，挤压速度和实验温度实现定量可控，避免了大多数干扰因素。但是，高强韧钛合金在室温条件由于变形抗力较大和等通道挤压过程中摩擦力较大易发生剪切断裂，如何改善高强韧钛合金的塑形性能和室温变形能力，分析研究其剪切变形条件下的服役状态，是当前高强韧钛合金工程化应用中亟待解决的科学问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法。该方法将高强韧合金装入包套内并涂抹润滑剂，在室温下进行两道次等通道转角冷挤压，减少了冷挤压过程中的摩擦阻力，提高了高强韧合金的塑性变形能力，避免了高强韧钛合金在剪切过程中的剪切断裂现象，有利于研究高强韧钛合金在剪切作用下的服役状况。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将高强韧钛合金从包套的底部装入并镶嵌在包套内部，得到挤压坯料；所述高强韧钛合金的抗拉强度大于1000MPa，断裂韧性不小于55MPa·m1/2；步骤二、将润滑剂均匀涂抹在步骤一中得到的挤压坯料的表面，然后在空气中静置，再用石墨纸包裹，放入等通道转角挤压模具中；步骤三、在室温条件下对步骤二中放入等通道转角挤压模具中的挤压坯料进行两道次冷挤压，然后取出，去除包套和石墨纸后得到挤压高强韧钛合金；所述两道次冷挤压均为匀速挤压。上述的一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，其特征在于，步骤一中所述包套的材料为铝或铜。上述的一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，其特征在于，步骤二中所述润滑剂由石墨乳和MoS2混合后磁力搅拌20min～40min制备得到，其中100ml所述石墨乳中添加5g～10g的MoS2。上述的一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，其特征在于，所述石墨乳中石墨粉的质量含量为35％，石墨粉的粒径为2000目，所述MoS2的粒径为20nm～200nm。上述的一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，其特征在于，步骤二中所述涂抹的次数为3次，涂抹的厚度不小于1mm。上述的一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，其特征在于，步骤二中所述静置的时间为1h～3h。上述的一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，其特征在于，步骤三中所述两道次冷挤压的路径为C路径。上述的一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，其特征在于，步骤三中所述两道次冷挤压的挤压力均为800MPa～1800MPa，挤压速度均为0.2mm/s～1mm/s。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术将高强韧合金从包套的底部装入并镶嵌在包套内部，然后涂抹润滑剂，在室温下进行两道次等通道转角冷挤压，利用包套材料的延展性能和润滑剂、石墨纸的润滑性能减少了冷挤压过程中的摩擦阻力，提高了高强韧合金的塑性变形能力，避免了高强韧钛合金在剪切过程中的剪切断裂现象，实现了高强韧钛合金在室温条件下的等通道转角冷挤压，有利于研究高强韧钛合金在剪切作用下的服役状况。2、本专利技术可根据等通道转角挤压所用模具的转角和转角弧度，设定挤压坯料头部的形状、包套的镶嵌结构和选择包套材料，进一步降低等通道转角冷挤压过程中的摩擦阻力，方便灵活，适应性强，且制备试样尺寸较大，挤压速度和变形程度等挤压参数可定量化分析，减少了研究高强钛合金剪切模式下塑性变形机理的干扰因素。3、本专利技术的方法可应用于Ti-1300、Ti1023、TC21等多种常用的高强韧钛合金，应用范围广，实用性较强。4、本专利技术的方法在室温下进行，工艺简单，方便易行且成本较低，适于推广。下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述。附图说明图1a是本专利技术实施例1～实施例3的挤压坯料的结构示意图。图1b是图1a的A-A剖面图。图2是本专利技术实施例1高强韧Ti-1300合金的SEM图。图3是本专利技术实施例1高强韧Ti-1300合金经一道次等通道转角挤压后的形貌照片。图4是本专利技术实施例1高强韧Ti-1300合金经两道次等通道转角挤压后的形貌照片。图5是本专利技术实施例1高强韧Ti-1300合金经一道次等通道转角挤压后的SEM图。图6是本专利技术实施例1高强韧Ti-1300合金经两道次等通道转角挤压后的SEM图。附图标记说明1—包套；2—高强韧钛合金。具体实施方式实施例1本实施例包括以下步骤：步骤一、将固溶态的Ti-1300合金棒材从1060工业纯铝包套的底部装入并镶嵌在1060工业纯铝包套内部，得到头部为圆弧状的挤压坯料，如图1a和图1b所示；所述Ti-1300合金棒材的尺寸为：8.7mm×8.7mm×85mm，所述挤压坯料的尺寸为：12.7mm×12.7mm×90mm；所述Ti-1300合金棒材的室温屈服强度为1310MPa，抗拉强度为1370MPa，延伸率为17％，断裂韧性为55MPa·m1/2；步骤二、将润滑剂均匀地涂抹在步骤一中得到的挤压坯料的表面，然后在空气中静置1h，再用石墨纸包裹，放入通道转角为90°，转角弧度为20°的等通道转角挤压模具中；所述润滑剂由石墨乳和MoS2混合后磁力搅拌30min制备得到，其中100ml所述石墨乳中添加5g的MoS2，所述石墨乳中石墨粉的质量含量为35％，石墨粉的粒径为2000目，所述MoS2的粒径为100nm；所述涂抹的次数为3次，涂抹的厚度为1mm；步骤三、在室温条件下对步骤二中放入等通道转角挤压模具中的挤压坯料进行两道次冷挤压，然后取出，去除包套和石墨纸后得到挤压高强韧钛合金；所述两道次冷挤压均为匀速挤压；所述两道次冷挤压的路径为C路径，所述两道次冷挤压的挤压力均为850MPa，挤压速度均为0.2mm/s，每道次变形的应变量为1.05。图2是本实施例高强韧Ti-1300合金的SEM图，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将高强韧钛合金从包套的底部装入并镶嵌在包套内部，得到挤压坯料；所述高强韧钛合金的抗拉强度大于1000MPa，断裂韧性不小于55MPa·m1/2；步骤二、将润滑剂均匀涂抹在步骤一中得到的挤压坯料的表面，然后在空气中静置，再用石墨纸包裹，放入等通道转角挤压模具中；步骤三、在室温条件下对步骤二中放入等通道转角挤压模具中的挤压坯料进行两道次冷挤压，然后取出，去除包套和石墨纸后得到挤压高强韧钛合金；所述两道次冷挤压均为匀速挤压。

【技术特征摘要】
1.一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将高强韧钛合金从包套的底部装入并镶嵌在包套内部，得到挤压坯料；所述高强韧钛合金的抗拉强度大于1000MPa，断裂韧性不小于55MPa·m1/2；步骤二、将润滑剂均匀涂抹在步骤一中得到的挤压坯料的表面，然后在空气中静置，再用石墨纸包裹，放入等通道转角挤压模具中；步骤三、在室温条件下对步骤二中放入等通道转角挤压模具中的挤压坯料进行两道次冷挤压，然后取出，去除包套和石墨纸后得到挤压高强韧钛合金；所述两道次冷挤压均为匀速挤压。2.根据权利要求1所述的一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，其特征在于，步骤一中所述包套的材料为铝或铜。3.根据权利要求1所述的一种高强韧钛合金两道次等通道转角冷挤压的方法，其特征在于，步骤二中所述润滑剂由石墨乳和MoS2混合后磁力搅拌20min～40min制备得到，其中10...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢金文，张伟，赵永庆，霍望图，张于胜，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：陕西,61