热器40可用于保持模具42或模具的压模锻造表面44 处于或接近工件锻造温度或在工件温度锻造范围内的温度下。模具加热器40可通过现在 或今后为本领域技术人员已知的任何适合的加热机构来加热模具42或压模锻造表面44， 所述机构包括但不限于火焰加热机构、辐射加热机构、传导加热机构和/或感应加热机构。 在非限制性实施方案中，模具加热器40可以是箱式炉（未示出）的部件。虽然示出热管理 系统33处于适当位置中并且在图2(b)、（d)和（f)中所示的多轴锻造过程（26)的平衡和 冷却步骤（32)、（52)、（60)期间使用，但应认识到热管理系统33在图2(a)、（c)和（e)中 描绘的压力锻造步骤（28)、（46)、（56)期间可能处于或可能不处于适当位置中。
[0089] 如图3(e)中所示，根据本公开的多轴锻造（26)的实施方案的方面包括使用足以 绝热地加热工件24,或至少绝热地加热工件的内部区域，并且使工件24塑性变形的冲压速 度和应变率、在工件24的第三正交轴58的方向（C)上在工件锻造温度范围内的工件锻造 温度下来压力锻造（步骤56)工件24。在非限制性实施方案中，工件24在压力锻造（56) 期间变形至高度或另一种尺寸减少20%至50%的塑性变形。在另一个非限制性实施方案 中，在压力锻造（56)期间，工件塑性变形至高度或另一种尺寸减少30%至40%的塑性变 形。在非限制性实施方案中，工件24可在第三正交轴58的方向上压力锻造（56)至与第一 压力锻造步骤（28)和/或第二锻造步骤（46)中所使用的间隔物高度相同的间隔物高度。 在另一个非限制性实施方案中，工件24可在第三正交轴58的方向上压力锻造至与第一压 力锻造步骤（28)中所使用的间隔物高度不同的间隔物高度。在根据本公开的另一个非限 制性实施方案中，工件24的内部区域（未示出）在压力锻造步骤（56)期间绝热地加热至 与第一压力锻造步骤（28)中相同的温度。在其它非限制性实施方案中，用于压力锻造（56) 的高应变率处于与第一压力锻造步骤（28)中所公开的应变率范围相同的应变率范围内。
[0090] 在非限制性实施方案中，如图3(b)、3(d)和3(e)中箭头50所示，工件24可在连 续压力锻造步骤（例如，46、56)之间旋转（50)至不同正交轴。如以上所讨论，这种旋转可 被称为A-B-C旋转。应理解通过使用不同锻造配置，可能旋转锻造机上的冲头来代替旋转 工件24,或锻造机可配备有多轴冲头以使得不需要旋转工件和锻造机。因此，旋转50工件 24可以是不必要的或任选的步骤。然而，在大多数当前工业设置中，将需要在压力锻造步骤 之间将工件旋转50至不同正交轴以便完成多轴锻造过程（26)。
[0091] 在第三正交轴58的方向，即在C方向上并且如图3 (e)中所示，压力锻造56工件 24之后，过程20任选地还包括允许（步骤60)工件的绝热加热的内部区域（未示出）冷却 至处于或接近工件锻造温度的温度，其在图3(f)中指示。内部区域冷却时间可例如在5秒 至120秒、10秒至60秒或5秒直至5分钟的范围内，并且本领域技术人员认识到冷却时间 取决于工件24的大小、形状和组成，以及围绕工件的环境特性。
[0092] 在任选的冷却时间期间，根据本文公开的非限制性实施方案的热管理系统33的 任选方面包括将工件24的外表面区域36加热（步骤62)至等于或接近工件锻造温度的温 度。以这种方式，在每次高应变率MAF撞击之前，工件24的温度被维持在处于或接近工件 锻造温度的均匀或接近均匀并且大致上恒温条件下。在非限制性实施方案中，通过使用热 管理系统33来加热外表面区域36,并且允许绝热加热的内部区域冷却规定的内部区域冷 却时间时，在各次A-B-C锻造撞击之间使工件的温度返回至处于或接近工件锻造温度的大 致上均匀的温度。在根据本公开的另一个非限制性实施方案中，通过使用热管理系统33来 加热外表面区域36，并且允许绝热加热的内部区域冷却规定的内部区域冷却时间，在连续 A-B-C锻造撞击之间使工件温度返回至工件锻造温度范围内的大致上恒温的条件。
[0093] 在非限制性实施方案中，加热（62)工件24的外表面区域36可使用热管理系统33 的一个或多个外表面加热机构38来完成。可能的加热机构38的实例可包括但不限于用于 工件24的火焰加热的火焰加热器；用于感应加热的感应加热器；和/或用于辐射加热的辐 射加热器。用于加热工件的外表面的其它机构和技术对于本领域普通技术人员在考虑本公 开后将是显而易知的，并且这类机构和技术在本公开的范围内。表面加热机构38的非限制 性实施方案可包括箱式炉（未示出）。箱式炉可被配置成具有各种加热机构以便使用火焰 加热机构、辐射加热机构、感应加热机构和/或现在或今后为本领域普通技术人员已知的 任何其它适合的加热机构中的一种或多种来加热工件的外表面。
[0094] 在另一个非限制性实施方案中，可使用热管理系统33的一个或多个模具加热器 40来加热（62)工件24的外表面区域36的温度并且使其保持处于或接近工件锻造温度并 且处于工件锻造温度范围内。模具加热器40可用于保持模具42或模具的压模锻造表面44 处于或接近工件锻造温度或在温度锻造范围内的温度下。在非限制性实施方案中，将热管 理系统的模具42加热至包括工件锻造温度至低于工件锻造温度100°F(55. 6°C)的范围内 的温度。模具加热器40可通过现在或今后为本领域技术人员已知的任何适合的加热机构 来加热模具42或压模锻造表面44,所述机构包括但不限于火焰加热机构、辐射加热机构、 传导加热机构和/或感应加热机构。在非限制性实施方案中，模具加热器40可以是箱式炉 (未示出）的部件。虽然示出热管理系统33处于适当位置中并且在图2(b)、（d)和（f)中 所示的多轴锻造过程的平衡步骤（32)、（52)、（60)期间使用，但应认识到热管理系统33在 图2(a)、（c)和（e)中描绘的压力锻造步骤28、46、56期间可能处于或可能不处于适当位置 中。
[0095] 本公开的一方面包括非限制性实施方案，其中重复沿着工件的三个正交轴的压力 锻造步骤中的一个或多个直到在工件中实现至少1.0的总应变。总应变是总真实应变。短 语"真实应变"还为本领域技术人员已知为"对数应变"或"有效应变"。参看图2,此由步骤 (g)来例示，即重复（步骤64)压力锻造步骤（28)、（46)、（56)中的一个或多个直到在工件 中实现至少1. 0或在至少1. 0直至小于3. 5范围内的总应变。应进一步认识到，在任何压 力锻造步骤（28)或（46)或（56)中实现所需应变之后并且进一步压力锻造是不必要的，且 不需要任选的平衡步骤（即，允许工件的内部区域冷却至处于或接近工件锻造温度的温度 (32)或（52)或（60)并且使工件的外表面加热（34)或（54)或（62)至处于或接近工件锻 造温度的温度），工件可在一个非限制性实施方案中通过在液体中淬火或在另一个非限制 性实施方案中通过空气冷却或任何更快的冷却速率简单地冷却至环境温度。
[0096] 应理解，在一个非限制性实施方案中，总应变是在多轴锻造之后整个工件中的总 应变，如本文所公开。在根据本公开的非限制性实施方案中，总应变可包括在每一正交轴上 的相等应变，或总应变可包括一个或多个正交轴上的不同应变。
[0097] 根据非限制性实施方案，在0退火之后，工件可在a-0相场中在两种不同温度 下多轴锻造。例如，参见图3,重复图2的步骤（64)可包括在a 相场中在第一温度下重 复步骤（a) _ (任选的b)、（c)-(任选的d)和（e)-(任选的f)中的一个或多个直到实现某 一应变，并且然后在a- 0相场中在第二温度下重复步骤（a)-(任选的b)、（c)-(任选的d) 和（e)_(任选的f)中的一个或多个直到在最后压力锻造步骤（a)、（b)或（c)(即，（28)、 (46)、（56))之后，在工件中实现至少1. 0或在至少1. 0直至小于3. 5范围内的总应变。在 非限制性实施方案中，a相场中的第二温度低于a相场中的第一温度。应认识到， 实施所述方法以便在多于两种MAF压力锻造温度下重复步骤（a)_(任选的b)、（c)_(任选 的d)和（e)_(任选的f)中的一个或多个在本公开的范围内，只要所述温度在锻造温度范 围内。还应认识到，在非限制性实施方案中，a-0相场中的第二温度高于a-0相场中的 第一温度。
[0098] 在根据本公开的另一个非限制性实施方案中，不同减少用于A轴撞击、B轴撞击和 C轴撞击以便在所有方向上提供均衡应变。应用高应变率MAF来在所有方向上引入均衡应 变导致工件的更少断裂和更等轴的a颗粒结构。例如，可通过以在A轴上高应变率锻造至 3. 0英寸高度的4英寸立方体开始来将非均衡的应变引入至立方体工件中。A轴上的这种 减少引起工件沿着B轴和C轴隆起。如果B轴方向上的第二减少使B-轴尺寸减少至3. 0 英寸，与在A-轴上相比，将更多应变在B轴上引入工件。同样，在C-轴方向上后续撞击以 便使C-轴尺寸减少至3. 0英寸，与在A-轴或B轴上相比，会将更多应变在C轴上引入至工 件中。作为另一个实例，为了在所有正交方向上引入均衡应变，将4英寸立方的工件在A轴 上锻造（"撞击"）至3.0英寸的高度，旋转90度并且在B轴上撞击至3. 5英寸的高度，并 且然后旋转90度并在C轴上撞击至4. 0英寸的高度。这一后者结果将产生具有大约4英 寸侧面且在立方体的每个正交方向上包括均衡应变的立方体。用于计算在高应变率MAF期 间在立方体工件的每一正交轴上的减少的一般方程式提供于方程式1中。
[0099] 方程式1:应变=-In(间隔物高度/起始高度）
[0100] 用于计算总应变的一般方程式由方程式2提供：
[0101] 方程式2:
【主权项】
1. 一种细化包含钛合金的工件的颗粒大小的方法，所述方法包括： 使所述工件e退火； 将所述e退火的工件冷却至低于所述钛合金的e转变温度的温度；以及 多轴锻造所述工件，其中所述多轴锻造包括 以足以绝热地加热所述工件的内部区域的应变率、在所述工件的第一正交轴的方向 上、在工件锻造温度范围内的工件锻造温度下压力锻造所述工件， 以足以绝热地加热所述工件的所述内部区域的应变率、在所述工件的第二正交轴的方 向上、在所述工件锻造温度范围内的工件锻造温度下压力锻造所述工件， 以足以绝热地加热所述工件的所述内部区域的应变率、在所述工件的第三正交轴的方 向上、在所述工件锻造温度范围内的工件锻造温度下压力锻造所述工件，以及 重复所述压力锻造步骤中的至少一个，直到实现所述工件中的至少1. 〇的总应变。
2. 如权利要求1所述的方法，其中重复所述压力锻造步骤中的至少一个，直到实现所 述工件中的至少1. 〇直至小于3. 5范围内的总应变。
3. 如权利要求1所述的方法，其中在压力锻造期间使用的应变率在0. 2JT1至0.SjT1的 范围内。
4. 如权利要求所述的方法，其中所述工件包含a+ 0钛