一种两相钛合金型材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种两相钛合金型材的制备方法，包括以下步骤：步骤一、在待加工坯料外完全包裹双层保护套，保护套包括用于包裹待加工坯料表面的铁皮、及包裹铁皮外侧的铜皮；步骤二、将包有双层保护套的待加工坯料升高到β相变点以下30

【技术实现步骤摘要】
一种两相钛合金型材的制备方法


[0001]本专利技术属于钛材加工
，具体涉及一种两相钛合金型材的制备方法。

技术介绍

[0002]两相钛合金具有生物相容性好、耐腐蚀性能优异、弹性模量低等特点，广泛应用于外科植入接骨板领域。接骨板是根据人体骨骼的形状，按照仿生的设计而成，可以尽可能减小由于骨骼折弯、压缩、旋转造成的产品应力的破坏。然而，传统板材存在板幅较大，在轧制过程中，受力不均匀，有较强的各向异性、较高的屈服强度等特点，该特点造成钛合金板材在作为接骨板使用时，会发生断裂事故，在临床使用时应持续性承力，增加了断裂倾向性，缩短了使用寿命。与传统板材相比，型材板幅较小，在轧制过程中横、纵向受力均匀，各向异性较小，并且可以按照人体骨骼的不同而设计不同尺寸，制备得到的产品几乎为半成品，无需进行后续的下断工序，大大缩短了工时，有效降低了生产成本。
[0003]钛合金的比强度大、比热容小，变形抗力较大，通常多采用热加工方式成型，然而，钛合金加工温度区间窄，加工比较困难，尤其是对于钛合金型材的轧制过程来说，轧制道次较多，轧制时间较长，型材温度下降比较快，在后几道次轧制时，容易发生卡料现象，进料比较困难，从而大幅降低了产品的成材率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种两相钛合金型材的制备方法，以解决现有钛合金型材轧制产品成材率低的问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种两相钛合金型材的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一、在待加工坯料外完全包裹双层保护套，保护套包括用于包裹待加工坯料表面的铁皮、及包裹铁皮外侧的铜皮；步骤二、将包有双层保护套的待加工坯料升高到β相变点以下30
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50℃，保温40
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60min，再送入轧机进行5
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12道次轧制得到型材；
[0007]步骤三、对经步骤二得到的型材进行热处理，再在矫直机上对型材进行带温矫直；
[0008]其中，热处理过程为：将退火炉升温到750
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850℃，再将经步骤二得到的型材到温装炉，保温时间60
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90min；
[0009]步骤四、对经步骤三矫直后的型材进行酸洗处理，去除待加工坯料表面包裹的保护套。
[0010]进一步的，步骤一中包裹双层保护套的方法为：首先在待加工坯料表面包裹一层铁皮，然后在铁皮表面再包裹一层铜皮，将铁皮和铜皮完全包裹住坯料，最后采用焊接固定；其中，铜皮与铁皮的厚度比例为(1.5
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3)：1。
[0011]进一步的，步骤二中，轧机采用交叉轧制的方式。
[0012]进一步的，步骤二在轧制过程中，控制道次变形量为10％
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15％。
[0013]进一步的，步骤四中选用的酸洗溶液为65％
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68％的硝酸溶液、40％的氢氟酸溶液及余量水溶液。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种两相钛合金型材的制备方法，通过对坯料进行了双包套处理，使制备得到的钛合金型材表面产生的氧化皮较少，无不连续的表面裂纹，大幅度提高了型材的成材率；还可以起到很好的保温效果，有效降低型材的表面温降，保证轧制过程处于恒温状态，不会发生轧制卡料现象，有效提高了成材率；还可以防止型材表面产生划伤缺陷、生产流程短、无需后续机加工序。本专利技术的一种两相钛合金型材的制备方法稳定型轧工艺，可以有效改善板材的各向异性，制备得到的型材显微组织均匀，横、纵向力学性能差异较小，减小了在后续服役时开裂的倾向，延长了零件的使用寿命。本专利技术的制备方法得到的型材可以显著降低型材的屈服强度，提高型材的可加工性。采用本专利技术的一种两相钛合金型材的制备方法得到的型材直线度较好，无扭曲现象产生，型材组织均匀。本专利技术一种两相钛合金型材的制备方法采用双包套轧制工艺，可以有效控制制得的钛合金材料的杂质元素含量，保证了产品应用于外科植入的可靠性。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例1的金相显微组织图；
[0016]图2为本专利技术对比例1的金相显微组织图；
[0017]图3为本专利技术实施例1和对比例1的型材横、纵向抗拉强度对比图；
[0018]图4为本专利技术实施例1和对比例1的型材横、纵向屈服强度对比图；
[0019]图5为本专利技术包裹双层保护套的过程示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0021]本专利技术提供了一种两相钛合金型材的制备方法，包括以下步骤：
[0022]步骤一、在待加工坯料外完全包裹双层保护套，所述保护套包括用于包裹所述待加工坯料表面的铁皮、及包裹所述铁皮外侧的铜皮；
[0023]步骤二、将包有双层保护套的所述待加工坯料升高到β相变点以下30
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50℃，保温40
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60min，再送入轧机进行5
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12道次轧制得到型材；
[0024]步骤三、对经所述步骤二得到的型材进行热处理，再在矫直机上对所述型材进行带温矫直；
[0025]其中，热处理过程为：将退火炉升温到750
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850℃，再将经所述步骤二得到的型材到温装炉，保温时间60
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90min；
[0026]步骤四、对经所述步骤三矫直后的型材进行酸洗处理，去除待加工坯料表面包裹的保护套，即得到两相钛合金型材成品。
[0027]包覆轧制具有保护金属，减少污染，减少表面温降、使型材在轧制过程中保持恒温状态、降低变形抗力、改善板材受力状态等作用，从而大大提高火次加工率，并且在包覆轧制过程中，金属材料可以反复进行交叉轧制，累计变形量将达到最大值，从而使得板材横、纵向力学性能差异显著减小，可以有效改善板材的组织和性能。
[0028]在一些实施例中，如图5所示，步骤一中包裹双层保护套的方法为：首先在待加工坯料表面包裹一层铁皮，然后在铁皮表面再包裹一层铜皮，将铁皮和铜皮完全包裹住坯料，最后采用焊接固定；其中，所述铜皮与所述铁皮的厚度比例为(1.5
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3)：1。
[0029]根据傅里叶导热定律，假设从940℃降到室温时，在单位时间单位面积内，1.5
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3mm厚的铜皮热传导量为550
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1100W，1mm厚的铁皮热传导量为55W，根据热损失控制法计算得出当铜皮与铁皮的厚度比例最小为1.5：1时热损失量最小，随着铜皮与铁皮的厚度比例增大，热损失量也随之增大，当厚度比例大于3：1时，热损失量几乎不随二者厚度比例的增加而增大，即铜皮与铁皮的厚度比例大于3：1时与厚度比例为3:1起到相同的保温效果；选择不同厚度的铜皮与铁皮进行了延展性实验，运用数值分析模型计算出当铜皮与铁皮的厚度比例为(1.5
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3)：1时，两种金属的协调变形能力基本达到一致。该制备方法稳定型轧工艺，可以有效改善板材的各向异性，制备得到的型材显微组织均匀，横、纵向力学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两相钛合金型材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在待加工坯料外完全包裹双层保护套，所述保护套包括用于包裹所述待加工坯料表面的铁皮、及包裹所述铁皮外侧的铜皮；步骤二、将包有双层保护套的所述待加工坯料升高到β相变点以下30
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50℃，保温40
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60min，再送入轧机进行5
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12道次轧制得到型材；步骤三、对经所述步骤二得到的型材进行热处理，再在矫直机上对所述型材进行带温矫直；其中，热处理过程为：将退火炉升温到750
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850℃，再将经所述步骤二得到的型材到温装炉，保温时间60
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90min；步骤四、对经所述步骤三矫直后的型材进行酸洗处理，去除待加工坯料表面包裹的保护套。2.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，杨晓康，陈曦，王萌，杨欢，侯鹏，
申请(专利权)人：西安赛特金属材料开发有限公司，
类型：发明
国别省市：