一种具有梯度结构显微组织的钛合金及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种具有梯度结构显微组织的钛合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将亚稳β型钛合金依次进行固溶处理、保温处理和时效处理，得到具有梯度结构显微组织的钛合金；所述固溶处理的温度为亚稳β型钛合金的α/β转变温度以下20～100℃，时间为30～120min；所述保温处理的温度为亚稳β型钛合金的α/β转变温度以上30～100℃，所述保温处理的保温时间小于等于1.5min或大于1.5min小于等于10min；所述保温时间自亚稳β型钛合金的温度升温至保温处理的温度时开始计；当所述保温时间小于等于1.5min时，所述梯度结构显微组织为梯度三态组织，当所述保温时间大于1.5min小于等于10min时，所述梯度结构显微组织为梯度片层组织。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保温处理包括：将固溶处理后的钛合金直接置于所述保温处理的温度下，钛合金升温至保温处理的温度时，开始计算保温时间。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钛合金升温至保温处理的温度的升温速率为200～2000℃/min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述时效处理的温度为400～680℃，时间为60～600min。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亚稳β型钛合金为ti
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55531合金、ti
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1023合金或β
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21s合金。6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述亚稳β型钛合金的制备方法包括以下步骤：将钛合金原料混合进行熔炼铸造和表面扒皮，得到钛合金铸件；将所述钛合金铸件依次进行开坯锻造和α/β两相区锻造，得到亚稳β型钛合金；所述开坯锻造的温度为亚稳β型钛合金α/β转变温度以上100～200℃；所述α/β两相区锻造的亚稳β型钛合金α/β转变温度以下20～100℃。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼铸造中的熔炼方法为真空自耗熔炼，所述真空自耗熔炼的次数至少为3次。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述α/β两相区锻造的次数至少为3次。9.权利要求1～8任意一项所述制备方法制备的具有梯度结构显微组织的钛合金，其特征在于，所述梯度结构显微组织为梯度片层组织或梯度三态组织；所述梯度片层组织由粗细结合的α片层组成；所述梯度三态组织由初生α相、超细α相和粗α相组成。

技术总结
本发明涉及合金技术领域，提供了一种具有梯度结构显微组织的钛合金及其制备方法。本发明结合钛合金中α片层的形成机理，通过设计巧妙的三步热处理方案，在钛合金中首次调控出了两种区别于当前显微组织的全新梯度组织，具体为梯度片层组织和梯度三态组织，与常规的均匀片层组织相比，具有梯度片层组织的钛合金可实现强度和塑性的同时提升，与常规的双态组织相比，具有梯度三态组织的钛合金强度可提升10％左右，塑性稍有下降。本发明提供的具有梯度结构显微组织的钛合金强度和塑性匹配良好，综合性能优异。性能优异。性能优异。


技术研发人员：刘立斌 吴迪
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2021.07.07
技术公布日：2021/10/15