一种在TC4钛合金中获得超细晶粒及表面微纳尺度孪晶的方法技术

本发明专利技术提供一种在TC4钛合金中获得超细晶粒及表层微纳尺度梯度孪晶的方法。该方法是通过双相区大变形加快冷，然后再加热控制形成超细化的再结晶晶粒,在此基础上采用高压水射流喷丸方法对超细化晶粒的钛合金表面进行改性处理，通过高应变速率的表面变形，更容易以孪生的方式进行塑性变形，因此材料经过表层改性后将在超细晶粒中形成表层梯度微纳尺度孪晶结构。本发明专利技术在超细晶粒中形成的微纳尺度孪晶对硬度和强度提高具有较大贡献，次表层最高硬度可达到396HV。属于材料表面处理及改性技术领域。

A Method for Obtaining Ultrafine Grain and Surface Micro-nanoscale Twin in TC4 Titanium Alloy

The invention provides a method for obtaining ultrafine grains and surface micro- and nano-scale gradient twins in TC4 titanium alloy. This method accelerates cooling through large deformation in the biphase region, and then controls the formation of ultra-fine recrystallized grains by heating. On this basis, high-pressure water jet peening method is used to modify the surface of ultra-fine grains of titanium alloy. Through surface deformation at high strain rate, it is easier to twin plastic deformation. Therefore, after surface modification, the material will be in the ultra-fine grains. The surface gradient micro-nanoscale twin structure is formed. The micro- and nano-scale twins formed in the ultra-fine grains of the invention contribute greatly to the improvement of hardness and strength, and the maximum hardness of the sub-surface layer can reach 396HV. The invention belongs to the technical field of material surface treatment and modification.

【技术实现步骤摘要】
一种在TC4钛合金中获得超细晶粒及表面微纳尺度孪晶的方法
本专利技术涉及一种在TC4钛合金中获得超细晶粒及表面微纳尺度孪晶的方法，属于材料表面处理及改性

技术介绍
纳米孪晶金属材料由于具有优异的性能而得到很广泛的关注，如具有一般材料所达不到的强度硬度，而且同时具有很高的塑性，断裂韧性，高的导电性，高应变速率敏感性，抗疲劳裂纹萌生性能等等。其优异的力学性能归因于其大量低能共格孪晶界，共格孪晶界两侧晶体成对称关系，共格孪晶界与普通大角度晶界类似，可以有效的阻碍位错的运动，从而使材料强化，当晶粒尺度小到纳米级别时，低能态共格孪晶界除有效阻碍位错运动，宏观上起到强化作用之外，还能有效包容位错，从而宏观上表现为塑性的提高。因此含有高密度纳米孪晶的金属材料具有很多优良的性能,这样的材料也具有广阔的应用空间。目前在科学研究中制备纳米孪晶成功的技术主要为利用脉冲电沉积法和磁控溅射法制得的纳米孪晶纯铜材料，其性能优异，但用上述方法制备的纳米孪晶纯铜样品一般较薄，制备的板状拉伸试样一般厚度仅仅为40μm，不能得到较为广泛的应用。孪晶在金属材料中较为常见，特别是低层错能金属材料中更容易形成孪晶，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在TC4钛合金中获得超细晶粒及表面微纳尺度孪晶的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一:初始钛合金晶粒的超细化工艺首先将TC4合金棒材或板材加热至高温双相区，880～950℃，保温1h～1.5h后，利用反复墩和拔的方式进行高温塑性变形处理，墩拔后棒材最终直径为10～60mm或板材尺寸厚度5～35mm，并且墩拔后立即进行快冷处理，快冷处理后将板材或棒材加热至790～830℃保温15～40min后空冷实现晶粒再结晶后的细化，最终获得超细晶粒组织；步骤二:高压水射流样品的制备将步骤一处理后的TC4合金棒材或板材表面分别利用粒度为200#，500#，800#，1000#，2000#,3000#...

【技术特征摘要】
1.一种在TC4钛合金中获得超细晶粒及表面微纳尺度孪晶的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一:初始钛合金晶粒的超细化工艺首先将TC4合金棒材或板材加热至高温双相区，880～950℃，保温1h～1.5h后，利用反复墩和拔的方式进行高温塑性变形处理，墩拔后棒材最终直径为10～60mm或板材尺寸厚度5～35mm，并且墩拔后立即进行快冷处理，快冷处理后将板材或棒材加热至790～830℃保温15～40min后空冷实现晶粒再结晶后的细化，最终获得超细晶粒组织；步骤二:高压水射流样品的制备将步骤一处理后的TC4合金棒材或板材表面分别利用粒度为200#，500#，800#，1000#，2000#,3000#,5000#的水砂纸将试样磨制并且抛光，保证样品粗糙度在0.6～0.9μm范围内；步骤三:利用高压水射流工艺在超细晶粒中形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁益龙，孙浩，曹洪川，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52