本发明属于β型钛合金的热机械加工，具体涉及一种协同提升β型钛合金强塑性的热机械加工方法。
背景技术：
1、高强钛合金强度高、韧性好、耐腐蚀性能优良，广泛应用于航空、航天、医疗等领域。钛合金的制备工艺主要包括冶炼、锻造、轧制、热处理等环节。钛合金的晶粒尺寸是影响钛合金材料强度和韧性的重要属性。熔铸态晶粒粗大，一般需要通过塑性变形、热处理等手段细化晶粒，以提高钛合金的服役性能。应变硬化和加工硬化使得钛合金流动应力随变形量的增加而迅速增加。此外，受元素组成和组织相型影响，高强钛合金的屈服强度和弹性模量相对较高，塑性变形抗力较大。以上因素导致高强钛合金的塑性变形能力差、晶粒细化困难。
2、有研究表明，通过控制热处理工艺可实现钛合金晶粒的细化。例如，在钛合金的退火过程中，控制加热和冷却速度可以影响晶粒的长大和细化。但是，通过热处理调控细化晶粒的效果很大程度上受到初始晶粒尺寸的制约，还不能满足目前的加工需要。在公开号为cn101435063a、公开日为2009.05.20的中国发明专利申请中公开了一种提高冷成型β钛合金时效后塑性的热处理工艺，该工艺先将固溶后经过冷变形的β钛合金在正常的时效温度短时间时效，然后适当提高时效温度短时间保温，以通过高温回复机制部分消除冷变形残留下来的位错等变形缺陷，从而在保证合金强度的前提下使材料的塑性得到恢复，并且缩短了时效时间。该热处理工艺是通过提高时效温度以通过高温回复部分缓解冷变形缺陷以提高塑性，但其对强度作用效果不明显。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种协同提升β型钛合金强塑性的热机械加工方法，经由本发明中的热机械加工方法加工后，钛合金材料的强度和塑性平衡方面具有显著提升。
2、本方案是通过如下技术措施来实现的：一种协同提升β型钛合金强塑性的热机械加工方法，它包括如下步骤：
3、s1：将钛合金板料或棒材快速加热至相转变点温度后快速冷却至室温；
4、s2：将步骤s1中得到的钛合金板料或棒材在室温下进行冷变形；
5、s3：将步骤s2中得到的钛合金板料或棒材快速加热至相转变点温度后冷却至室温；
6、s4：重复多次步骤s2-s3使得钛合金板料或棒材的总累积变形量在90％以上后，将得到的钛合金板料或棒材真空封装到石英管中或表面喷涂抗氧化涂层并风干；
7、s5：将步骤s4得到的钛合金板料或棒材置于电阻炉中，在450-550℃区间保温2-24小时后空冷，最终得到强塑性协同提升的钛合金材料。
8、优选的，所述步骤s1中，将钛合金板料或棒材以5-200℃/s的升温速率快速加热至相转变点温度ts-ts+80℃温度区间。
9、优选的，所述步骤s1中，加热至相转变点温度ts-ts+80℃温度区间后的钛合金板料或棒材以大于或等于100℃/s的冷却速率冷却至室温。
10、优选的，所述步骤s1中采用的冷却方式为水淬。
11、优选的，所述步骤s2中，冷变形使得钛合金板料或棒材的总变形量在50％以上。
12、优选的，所述步骤s3中，将步骤s2中得到的钛合金板料或棒材以5-200℃/s的升温速率快速加热至相转变点温度ts-ts+80℃温度区间。
13、优选的，所述步骤s3中，加热至相转变点温度ts-ts+80℃温度区间后的钛合金板料或棒材以大于或等于100℃/s的冷却速率冷却至室温。
14、优选的，所述步骤s3中采用的冷却方式为水淬。
15、优选的，所述步骤s4中，钛合金板料或棒材表面喷涂氮化硼抗氧化涂层。
16、本发明的有益效果：本发明首先通过将β型钛合金材料快速加热至相转变点温度以上和快速冷却，使得合金转变成在室温下具有足够塑性的单相亚稳β态组织，以允许其在塑性变形过程中积累大量缺陷并不开裂。快速加热-快速冷却-室温塑性变形的多次循环，使得材料微观组织中积累大量缺陷且微区局部产生成分不均匀分布，为时效过程中再结晶过程和微观组织细化提供了强大驱动力。本发明中的加工方法可通过叠加多次冷变形-快速升降温的循环使材料晶粒显著细化并积累大量变形缺陷，再经由时效实现微观组织结构的调节并使晶粒内部析出大量细小片层组织，通过固溶强化、细晶强化、相变强化等多种机制共同作用使得强塑性协同大幅提升。由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
1.一种协同提升β型钛合金强塑性的热机械加工方法，其特征是，它包括如下步骤：
2.根据权利要求2所述的协同提升β型钛合金强塑性的热机械加工方法，其特征是，所述步骤s1中，将钛合金板料或棒材以5-200℃/s的升温速率快速加热至相转变点温度ts-ts+80℃温度区间。
3.根据权利要求2所述的协同提升β型钛合金强塑性的热机械加工方法，其特征是，所述步骤s1中，加热至相转变点温度ts-ts+80℃温度区间后的钛合金板料或棒材以大于或等于100℃/s的冷却速率冷却至室温。
4.根据权利要求3所述的协同提升β型钛合金强塑性的热机械加工方法，其特征是，所述步骤s1中采用的冷却方式为水淬。
5.根据权利要求4所述的协同提升β型钛合金强塑性的热机械加工方法，其特征是，所述步骤s2中，冷变形使得钛合金板料或棒材的总变形量在50％以上。
6.根据权利要求5所述的协同提升β型钛合金强塑性的热机械加工方法，其特征是，所述步骤s3中，将步骤s2中得到的钛合金板料或棒材以5-200℃/s的升温速率快速加热至相转变点温度ts-ts+80℃温度区间。
7.根据权利要求6所述的协同提升β型钛合金强塑性的热机械加工方法，其特征是，所述步骤s3中，加热至相转变点温度ts-ts+80℃温度区间后的钛合金板料或棒材以大于或等于100℃/s的冷却速率冷却至室温。
8.根据权利要求7所述的协同提升β型钛合金强塑性的热机械加工方法，其特征是，所述步骤s3中采用的冷却方式为水淬。
9.根据权利要求8所述的协同提升β型钛合金强塑性的热机械加工方法，其特征是，所述步骤s4中，钛合金板料或棒材表面喷涂氮化硼抗氧化涂层。