一种钛合金超塑性变形的方法技术

本发明专利技术属于钛合金加工技术领域，涉及一种钛合金超塑性变形的方法

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金超塑性变形的方法


[0001]本专利技术属于钛合金加工
，涉及一种钛合金超塑性变形的方法
。

技术介绍

[0002]钛合金是航空
、
航天领域常用的高温结构材料，具有比强度高
、
抗高温氧化性能优异
、
耐蚀性优良等优点
。
然而，钛合金通常加工性能较差，对于复杂结构的钛合金零部件，采用传统的加工方法效率极低
。
为了制造航空
、
航天领域的复杂钛合金零部件，超塑性成形技术逐渐在钛合金精密成形领域得到应用
。
超塑性成形技术包括气胀成形
、
超塑性连接等，是利用超塑性变形原理，在高温
、
低应变速率下实现材料的大变形量
(
参见：周凌华，沈中伟，许涛
.Ti
‑
55
钛合金双层板的超塑成形
/
扩散连接数值模拟及工艺试验
[J].
锻压技术，
2022
，
47(8)
：
76
‑
82)。
通常，有色金属断后伸长率达到
100
％即认为其实现了超塑性变形
。
钛合金在适宜的变形温度
、
应变速率条件下，可以获得接近
1000
％的断后伸长率，因此钛合金的超塑性变形具有广阔的应用前景
。
[0003]专利技术人在先专利申请
>CN 104962777
中对
Ti
‑
Nb
‑
Zr
‑
O
系钛合金成分进行了优化设计，经过优化设计后钛合金组分及重量百分比为
Nb
：
33wt
％～
37wt
％；
O
：
0.3wt
～
0.5wt
％；
Zr
：
0wt
～
3wt
％；余量为
Ti
，该钛合金经固溶及冷变形后，具有低弹性模量
、
高强度
(
弹性模量
E≤65GPa、
抗拉强度
σ
0.2
≥900MPa)、
高弹性的显著优点，特别适合制造具有弹性回复功能的薄壁件，如弹性翻转膜片
、
弹性封严结构等
。
然而由于该合金具有优异的弹性性能，常规的精密冷加工方法难以实现复杂结构的薄壁零件的精密成形
。
实现高氧
TiNb
超弹性钛合金的超塑性变形，有利于推广高氧
TiNb
超弹性钛合金制备具有薄壁
‑
精密复杂结构的弹性元件，对于扩展高弹钛合金制品的应用领域具有重要意义
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种钛合金超塑性变形的方法，以能够利用高应变速率的超塑性变形原理实现具有复杂结构的高氧
TiNb
超弹性钛合金弹性零部件的超塑性成形
。
[0005]为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供一种钛合金超塑性变形的方法，所述的方法依次包括如下步骤：
[0006](1)
将
Ti
‑
Nb
‑
Zr
‑
O
系钛合金获得钛合金锻坯后进一步经过轧制获得弹性钛合金板材，并根据加工设备要求将所述钛合金板材加工成所需形状；
[0007](2)
通过塑性加工方式将所述钛合金板材成形，制备出具有复杂结构的钛合金制件；
[0008](3)
对所述钛合金制件进行淬火，获得超塑性变形后的弹性钛合金制件
。
[0009]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种钛合金超塑性变形的方法，其中步骤
(1)
中，所述
Ti
‑
Nb
‑
Zr
‑
O
系钛合金按重量百分比的组成为：
Nb
：
33wt
％～
37wt
％；
O
：
0.3wt
～
0.5wt
％；
Zr
：
0wt
～
3wt
％；余量为
Ti。
[0010]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种钛合金超塑性变形的方法，其中步骤
(1)
中，获得钛合金锻坯的方法为：对所述
Ti
‑
Nb
‑
Zr
‑
O
系钛合金进行熔炼，获得钛合金铸锭，将钛合金铸锭扒皮
、
切去冒口和尾端后，经过开坯锻造后得到钛合金锻坯
。
[0011]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种钛合金超塑性变形的方法，其中步骤
(1)
中，所述轧制为热轧和
/
或冷轧
。
[0012]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种钛合金超塑性变形的方法，其中步骤
(2)
中，所述塑性加工方式选自吹塑
、
模压或真空成形
。
[0013]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种钛合金超塑性变形的方法，其中步骤
(2)
中，塑性加工的设备选自吹塑
、
模压
、
真空成形
、
锻造
、
挤压或拉伸设备
。
[0014]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种钛合金超塑性变形的方法，其中步骤
(2)
中，塑性加工在真空或气体保护环境下进行，塑性加工中变形温度为
700
‑
900℃
，初始应变速率为
10
‑1‑
10
‑3s
‑1。
[0015]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种钛合金超塑性变形的方法，其中步骤
(2)
中，所述复杂结构的钛合金制件为大曲率
(
曲率半径为
50
‑
500mm)
变截面厚度
(
截面厚度为
0.5
‑
5mm)
的弹性蒙皮结构
。
[0016]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种钛合金超塑性变形的方法，其中步骤
(3)
中，所述淬火为在冷水中淬火
。
[0017]本专利技术的有益效果在于，利用本专利技术的钛合金超塑性变形的方法，能够利用高应变速率的超塑性变形原理实现具有复杂结构的高氧
TiNb
超弹性钛合金弹性零部件的超塑性成形
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钛合金超塑性变形的方法，其特征在于，所述的方法依次包括如下步骤：
(1)
将
Ti
‑
Nb
‑
Zr
‑
O
系钛合金获得钛合金锻坯后进一步经过轧制获得弹性钛合金板材，并根据加工设备要求将所述钛合金板材加工成所需形状；
(2)
通过塑性加工方式将所述钛合金板材成形，制备出具有复杂结构的钛合金制件；
(3)
对所述钛合金制件进行淬火，获得超塑性变形后的弹性钛合金制件
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤
(1)
中，所述
Ti
‑
Nb
‑
Zr
‑
O
系钛合金按重量百分比的组成为：
Nb
：
33wt
％～
37wt
％；
O
：
0.3wt
～
0.5wt
％；
Zr
：
0wt
～
3wt
％；余量为
Ti。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤
(1)
中，获得钛合金锻坯的方法为：对所述
Ti
‑
Nb
‑
Zr
‑
O...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春阳，王玉会，张旺峰，李野，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：