所属领域
本发明涉及一种高强度钛合金棒线材的制备方法，属于钛合金技术领域。
背景技术：
钛合金因具有比强度高、耐蚀、耐热性强等许多优点，在各个领域中的应用越来越广泛。随着钛合金应用领域的不断拓展，对高强度钛合金的需求和要求不断提高。目前，研究者通常采用的提高钛合金强度的方法包括以下几种。采用合金化方法，添加mo、cr、v、ta、mn、fe、al等元素，并调整元素含量配比，可提高钛合金强度，但成分改变不仅增加材料生产成本，同时使工艺难度增大。采用多重退火、淬火及时效处理等热处理工艺，可调控钛及钛合金组织状态，改变组织中不同物相的含量、形态、尺寸、分布等，进而影响材料强度，这一方法多是对材料成品进行离线后处理，生产工艺流程延长。采用冷变形加工，利用加工硬化，提高钛合金强度，但由于钛钛合金室温塑性较差，材料容易断裂，废品率高。对钛及钛合金进行高温形变，利用回复再结晶现象，细化材料晶粒度，可提高钛合金综合性能，这一方法对材料塑性提升效果较明显，对强度提升效果不够理想，无法满足高强度钛合金要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高强度钛合金棒线材的制备方法，以解决传统工艺方法生产的钛合金强度不足的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高强度钛合金棒线材的制备方法，包括以下步骤：
(1)高温热轧：对钛合金棒线材在不高于β转变温度tβ下进行高温热轧；
(2)温拉变形：对钛合金棒线材进行温拉变形；
(3)稳定化预处理：对温拉变形后的钛合金棒线材预先热处理；
(4)退火处理：对钛合金棒线材进行退火处理。
优选的，步骤(1)中，热轧温度控制在β转变温度tβ以下15℃温度区间，即tβ-15℃～tβ；高温热轧时的应变速率控制在3s-1以内。
优选的，步骤(2)中，温拉变形温度控制在500℃～600℃；应变量不低于1；温拉应变速率控制在0.1s-1以内。
优选的，步骤(3)中，预先热处理时的温度控制在250℃～380℃；时间控制在2h～4h。
优选的，步骤(4)中，退火加热温度控制在520℃～680℃；退火加热时间控制在2h～6h。
有益效果：本发明提供了一种高强度钛合金棒线材的制备方法，利用钛合金在线形变热处理强化技术，控制钛合金内部晶粒形态和组织状态。利用高温热轧，通过控制高温变形工艺参数，产生形变诱导/增强β相变效应，显著细化钛合金晶粒度。利用温拉变形，通过控制变形工艺参数，实现晶粒定向有序化排列，并利用稳定化预处理，使晶粒定向排列稳定存在。采用本发明提供的方法，可实现钛合金组织细化，显著提高钛合金强度，解决了传统工艺方法生产的钛合金难以满足特殊场合对高强塑性要求的问题。
具体实施方式
实施例1：
(1)tc4钛合金名义β转变温度约990℃左右，对tc4钛合金棒线材在980℃左右进行高温变形，应变速率2s-1左右；
(2)对tc4钛合金棒线材在550℃左右进行温拉变形，应变量为1.2左右，应变速率为0.001s-1左右；
(3)对形变后的tc4钛合金棒线材在300℃进行预先热处理4h；
(4)对tc4钛合金棒线材在650℃左右进行退火处理，退火加热时间3h。
采用上述步骤生产的tc4钛合金屈服强度达到980mpa，抗拉强度达到1051mpa。
实施例2：
(1)对tc4钛合金棒线材在975℃左右进行高温变形，应变速率0.1s-1左右；
(2)对tc4钛合金棒线材在520℃左右进行温拉变形，应变量为1.4左右，应变速率为0.0001s-1左右；
(3)对形变后的tc4钛合金棒线材在350℃进行预先热处理2h；
(4)对tc4钛合金棒线材在620℃左右进行退火处理，退火加热时间4h。
采用上述步骤生产的tc4钛合金屈服强度达到995mpa，抗拉强度达到1072mpa。
实施例3：
(1)对tc4钛合金棒线材在985℃左右进行高温变形，应变速率0.05s-1左右；
(2)对tc4钛合金棒线材在580℃左右进行温拉变形，应变量为1.7左右，应变速率为0.01s-1左右；
(3)对形变后的tc4钛合金棒线材在260℃进行预先热处理4h；
(4)对tc4钛合金棒线材在560℃左右进行退火处理，退火加热时间6h。
采用上述步骤生产的tc4钛合金屈服强度达到1022mpa，抗拉强度达到1096mpa。
实施例4：
(1)tc3钛合金名义β转变温度约965℃左右，对tc3钛合金棒线材在955℃左右进行变形，应变速率为0.1s-1；
(2)对tc3钛合金棒线材在520℃左右进行温拉变形，应变量为1.5左右，应变速率为0.001s-1左右；
(3)对形变后的tc3钛合金棒线材在340℃进行预先热处理3h；
(4)对tc3钛合金棒线材在550℃左右进行退火处理，退火加热时间6h。
采用上述步骤生产的tc3钛合金屈服强度达到770mpa，抗拉强度达到866mpa。
实施例5：
(1)对tc3钛合金棒线材在960℃左右进行变形，应变速率为1s-1；
(2)对tc3钛合金棒线材在520℃左右进行温拉变形，应变量为1.3左右，应变速率为0.01s-1左右；
(3)对形变后的tc3钛合金棒线材在380℃进行预先热处理2h；
(4)对tc3钛合金棒线材在580℃左右进行退火处理，退火加热时间5h。
采用上述步骤生产的tc3钛合金屈服强度达到758mpa，抗拉强度达到859mpa。
实施例6：
(1)tc6钛合金名义β转变温度约970℃左右，对tc6钛合金棒线材在960℃左右进行变形，应变速率为0.5s-1；
(2)对tc6钛合金棒线材在540℃左右进行温拉变形，应变量为1.3左右，应变速率为0.005s-1左右；
(3)对形变后的tc6钛合金棒线材在300℃进行预先热处理3h；
(4)对tc6钛合金棒线材在680℃左右进行退火处理，退火加热时间2h。
采用上述步骤生产的tc6钛合金屈服强度达到915mpa，抗拉强度达到1072mpa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。