一种钛锆铌合金的加工方法技术

本发明专利技术提供一种钛锆铌合金的加工方法，可以充分细化晶粒，有效消除合金内应力，提高合金塑性、强度等力学性能，并减少合金氧化，提高合金的成品率。该钛锆铌合金的加工方法依次包括：步骤S1，将熔融状态的钛锆铌合金倒入连铸机中铸造出连铸坯；步骤S2，将氩气充入均热炉并将均热炉温度升高至均匀化处理的温度，将连铸坯从连铸机中取出、马上放入均热炉中进行均匀化处理，均匀化处理的温度是1000～1400℃、均匀化处理的时间为0.5～2h；步骤S3，将连铸坯从均热炉中取出、马上放入热连轧机中，进行5～8道次热轧，热轧温度为700～1000℃。

A Processing Method of Ti-Zr-Nb Alloy

【技术实现步骤摘要】
一种钛锆铌合金的加工方法
本专利技术涉及一种钛锆铌合金的加工方法。
技术介绍
下面的
技术介绍
用于帮助读者理解本专利技术，而不能被认为是现有技术。钛锆铌合金凭借其耐蚀性强、耐磨性良好和比强度高等优点，已经广泛应用于航空航天、国防军工和生物医用等领域。但是，目前的钛锆铌合金还不能完全满足需求。例如，钛锆铌合金应用于生物医用领域时，因弹性模量高于人体骨骼，长期植入人体时会造成不匹配，特别是运动过于激烈时，易造成个人骨骼受损，严重时，甚至导致骨头断裂，因此需要进一步降低材料的弹性模量；钛锆铌合金应用于国防军工以及航空航天等领域时，对材料的强度(例如抗拉强度)有着极高的要求，当前的用材尚无法满足要求。中国专利201410282727.3公开了一种具有宽温域超弹性的钛锆铌钽形状记忆合金及其制备方法，其抗拉强度为637～1154MPa，室温弹性模量为45～55GPa，延伸率为8％～12％。另外，现有的钛锆铌合金的加工工艺主要采用熔炼结合锻造后、进行加热热轧以及后续热处理；或者，直接熔炼后进行均匀化处理，钛锆铌合金在加工过程中容易氧化，进一步降低合金的力学性能，导致低成品率。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种钛锆铌合金的加工方法，可以有效消除合金内应力，提高合金的塑性、强度等力学性能，并且减少合金在加工过程中的氧化，提高合金的成品率。一种钛锆铌合金的加工方法，其特征在于，依次包括以下步骤：步骤S1：将熔融状态的钛锆铌合金倒入连铸机中铸造出连铸坯；步骤S2：将氩气充入均热炉并将均热炉温度升高至均匀化处理的温度，将连铸坯从连铸机中取出、马上放入均热炉中进行均匀化处理，连铸坯放入均热炉时、连铸坯的温度大于或等于均匀化处理温度，均匀化处理的温度是1000～1400℃、均匀化处理的时间为0.5～2h；步骤S3：将连铸坯从均热炉中取出、马上放入热连轧机中，连铸坯放入热连轧机时、连铸坯的温度大于或等于热轧温度，进行5～8道次热轧，热轧温度为700～1000℃。钛锆铌合金的熔点在1600℃左右，相对于钛锆铌合金完成铸造后所保留的温度而言，均匀化处理温度和热轧温度依次降低。在钛锆铌合金铸造成连铸坯后，连续、紧凑地进行均匀化处理和热轧，一方面能够避免在均匀化处理和热轧之前对钛合金重新加热，减少钛锆铌合金氧化，另一方面能够简化工序，节约能源。另外，由于均匀化处理在氩气气氛保护下进行，进一步减少了钛锆铌合金在加工过程中的氧化。优选的，钛锆铌合金中，锆的质量分数为35％，铌的质量分数为10％。进一步，步骤S3之后，依次包括真空挤压和再结晶退火，真空挤压的温度高于再结晶退火的温度。热轧结合真空挤压，能够细化晶粒，提高合金的强度。再结晶退火能够有效消除合金内应力，提高合金塑性。优选的，真空挤压的具体过程是：将热轧之后的连铸坯从热连轧机中取出、放入真空挤压机中进行真空挤压处理，真空挤压处理的温度为900～1100℃，挤压比为20～40。优选的，连铸坯放入真空挤压机时、连铸坯的温度为热轧温度。如此，能够有效利用钛锆铌合金在热轧之后保留的热能，节约能源、减少钛锆铌合金的氧化。优选的，在氩气保护下、对钛锆铌合金进行的再结晶退火，再结晶退火的温度为650～850℃、再结晶退火的时间为30～80min。进一步，步骤S3之后包括：对钛锆铌合金进行3～6道次冷轧，每道次冷轧的压下量为3％～7％，每道次冷轧之后、对钛锆铌合金进行中间退火。优选的，在氩气保护气氛下、对钛锆铌合金进行中间退火，中间退火的温度为600～800℃、中间退火的时间为0.5～1.5h。优选的，冷轧之前对钛锆铌合金表面进行机械打磨和酒精清洗。进一步，步骤S3之后包括：在氩气保护下、对钛锆铌合金进行固溶处理，固溶处理的温度为550～750℃，固溶处理的时间为0.5～2.5h。固溶处理可以有效消除合金内应力，同时提高合金的塑性，强度等力学性能。进一步，步骤S3之后包括：在氩气保护下、对钛锆铌合金进行时效处理，时效处理的温度为300～450℃，时效处理的时间为15～40h。时效处理能够调整合金内部的第二相，抑制不利的ω相析出，促进有利的β相析出，从而提高钛锆铌合金的弹性模量。本专利技术的有益效果：1、能够充分利用用于铸造钛锆铌合金的热能，避免在加工过程中钛锆铌合金经历多次冷却和加热，并且在氩气保护下、对钛锆铌合金进行均匀化处理，从而提高钛锆铌合金的抗拉强度、降低钛锆铌合金的弹性模量，另外，还能减少钛锆铌合金的氧化，提高钛锆铌合金的成品率。2、热轧结合真空挤压和再结晶退火，实现钛锆铌合金组织结构的调控，细化钛锆铌合金的晶粒组织，使钛锆铌合金的晶粒均匀分布，再结晶退火能够充分消除钛锆铌合金内应力，提高合金的塑性、为后续加工做准备。3、时效处理能够调整合金内部的相组成，抑制不利的ω相析出，促进有利的β相析出，从而降低钛锆铌合金的弹性模量。4、操作简便、流程简化、成本较低，适用于大规模工业生产。附图说明图1是本专利技术实施例4加工的钛锆铌合金的金相图。图2是本专利技术实施例7加工的钛锆铌合金的金相图。图3是本专利技术实施例7加工的钛锆铌合金的XRD图。图4是本专利技术实施例10加工的钛锆铌合金的XRD图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。对比例1本对比例对钛锆铌合金的加工，依次包括以下步骤：步骤1)：将熔融状态的钛锆铌合金倒入连铸机中铸造出连铸坯，钛锆铌合金中，锆的质量分数为35％，铌的质量分数为10％。步骤2)：将连铸坯从连铸机中取出、冷却至室温，均热炉的温度升高至1200℃，然后将连铸坯放入均热炉中进行均匀化处理，均匀化处理的时间为1h。步骤3)：将连铸坯从均热炉中取出、冷却至室温，热连轧机的温度升高至800℃，然后将连铸坯放入热连轧机中，进行6道次热轧。实施例1一种钛锆铌合金的加工方法，依次包括以下步骤：步骤S1：将熔融状态的钛锆铌合金倒入连铸机中铸造出连铸坯，钛锆铌合金中，锆的质量分数为35％，铌的质量分数为10％。步骤S2：将氩气充入均热炉并将均热炉温度升高至均匀化处理的温度、保温，将连铸坯从连铸机中取出、马上放入均热炉中进行均匀化处理，连铸坯放入均热炉时、连铸坯的温度等于均匀化处理温度，均匀化处理的温度是1200℃、均匀化处理的时间为1h。在一些实施方式中，连铸坯放入均热炉时、连铸坯的温度可以大于均匀化处理温度。例如，当均匀化处理的温度为1200℃时，连铸坯放入均热炉时、连铸坯的温度为1250℃、1300℃，或其他高于1200℃、低于钛锆铌合金熔点的温度。步骤S3：将连铸坯从均热炉中取出、马上放入热连轧机中，连铸坯放入热连轧机时、连铸坯的温度等于热轧温度，进行6道次热轧，热轧温度为800℃。在一些实施方式中，连铸坯放入热连轧机时、连铸坯的温度可以大于热轧温度。例如，当热轧处理的温度为800℃时，连铸坯放入均热炉时、连铸坯的温度为850℃、900℃，或其他高于800℃、低于钛锆铌合金均匀化处理的温度。实施例1与对比例1的不同之处在于：(1)对比例1中钛锆铌合金的铸造、均匀化处理和热轧并不是紧凑、连续的过程。均匀化处理没有直接利用钛锆铌合金铸造时所保留的热能，均匀化处理过程中需要首先对钛锆铌连铸坯进行加热、直至钛锆铌连铸坯达到均匀化处理温度。热轧也没有直接利用钛锆铌合金在均匀化处理中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛锆铌合金的加工方法，其特征在于，依次包括以下步骤：步骤S1：将熔融状态的钛锆铌合金倒入连铸机中铸造出连铸坯；步骤S2：将氩气充入均热炉并将均热炉温度升高至均匀化处理的温度，将连铸坯从连铸机中取出、马上放入均热炉中进行均匀化处理，连铸坯放入均热炉时、连铸坯的温度大于或等于均匀化处理温度，均匀化处理的温度是1000～1400℃、均匀化处理的时间为0.5～2h；步骤S3：将连铸坯从均热炉中取出、马上放入热连轧机中，连铸坯放入热连轧机时、连铸坯的温度大于或等于热轧温度，进行5～8道次热轧，热轧温度为700～1000℃。

【技术特征摘要】
1.一种钛锆铌合金的加工方法，其特征在于，依次包括以下步骤：步骤S1：将熔融状态的钛锆铌合金倒入连铸机中铸造出连铸坯；步骤S2：将氩气充入均热炉并将均热炉温度升高至均匀化处理的温度，将连铸坯从连铸机中取出、马上放入均热炉中进行均匀化处理，连铸坯放入均热炉时、连铸坯的温度大于或等于均匀化处理温度，均匀化处理的温度是1000～1400℃、均匀化处理的时间为0.5～2h；步骤S3：将连铸坯从均热炉中取出、马上放入热连轧机中，连铸坯放入热连轧机时、连铸坯的温度大于或等于热轧温度，进行5～8道次热轧，热轧温度为700～1000℃。2.如权利要求1所述的钛锆铌合金的加工方法，其特征在于，钛锆铌合金中，锆的质量分数为35％，铌的质量分数为10％。3.如权利要求1所述的钛锆铌合金的加工方法，其特征在于，步骤S3之后，依次包括真空挤压和再结晶退火，真空挤压的温度高于再结晶退火的温度。4.如权利要求3所述的钛锆铌合金的加工方法，其特征在于，真空挤压的具体过程是：将热轧之后的连铸坯从热连轧机中取出、放入真空挤压机中进行真空挤压处理，真空挤压处理的温度为900～1100℃，挤压比为20～40。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宇峰，丁学锋，陈宇强，刘文辉，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43