ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДВУХФАЗНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ С АЛЬФА-БЕТА-СТРУКТУРОЙ

1. Способ измельчения размера зерна альфа-фазы в двухфазном титановом сплаве с альфа-бета-структурой, включающий этапы, согласно которым
обрабатывают двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой при первой температуре обработки в первом диапазоне температур, причем первый диапазон температур находится в области альфа-бета фазы двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой,
медленно охлаждают двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой от первой температуры обработки, причем по завершении обработки при первой температуре обработки и медленного охлаждения от первой температуры обработки двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой содержит основную глобуляризованную микроструктуру частиц альфа-фазы,
обрабатывают двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой при второй температуре обработки во втором диапазоне температур, причем вторая температура обработки ниже, чем первая температура обработки, при этом второй диапазон температур находится в области альфа-бета фазы двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой, и
обрабатывают двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой при третьей температуре обработки в третьем диапазоне температур, причем третья температура обработки ниже, чем вторая температура обработки, при этом третий диапазон температур находится в области альфа-бета фазы двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой, и причем после обработки при третьей температуре обработки двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой имеет необходимый измельченный размер зерна альфа-фазы.
2. Способ по п. 1, согласно которому двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой выбран из сплавов: Ti-6Al-4V (UNS R56400), Ti-6Al-4V ELI (UNS R56401), Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (UNS R54620), Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (UNS R56260) и Ti-4Al-2,5V-1,5Fe (UNS 54250).
3. Способ по п. 1, согласно которому двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой выбран из сплавов: Ti-6Al-4V (UNS R56400) и ELI Ti-6Al-4V (UNS R56401).
4. Способ по п. 1, согласно которому двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой представляет собой сплав Ti-4Al-2,5V-1,5Fe (UNS 54250).
5. Способ по п. 1, согласно которому первый диапазон температур охватывает температуры от температуры на 300°F (168°C) ниже температуры бета-перехода до температуры на 30°F (16,8°C) ниже температуры бета-перехода двухфазного титанового сплава с альфа-бета-cтруктурой.
6. Способ по п. 1, согласно которому второй диапазон температур охватывает температуры от температуры на 600°F (336°C) ниже температуры бета-перехода до температуры на 350°F (196°C) ниже температуры бета-перехода двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой.
7. Способ по п. 1, согласно которому третий диапазон температур охватывает температуры от 1000°F (538°C) до 1400°F (760°C).
8. Способ по п. 1, согласно которому медленное охлаждение включает охлаждение печи.
9. Способ по п. 1, согласно которому медленное охлаждение включает охлаждение заготовки со скорость охлаждения не больше чем 5°F (2,8°C) в минуту.
10. Способ по п. 1, согласно которому медленное охлаждение включает перемещение двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой из камеры печи с первой температурой обработки в камеру печи с второй температурой обработки.
11. Способ по п. 1, согласно которому перед этапом медленного охлаждения двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой от первой температуры обработки дополнительно:
выполняют термообработку двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при температуре термической обработки в диапазоне температур термической обработки, охватывающем температуры от температуры на 300°F (168°C) ниже температуры бета-перехода до температуры на 30°F (16,8°C) ниже температуры бета-перехода двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой, и
выдерживают двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой при температуре термической обработки.
12. Способ по п. 11, согласно которому удерживание двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при температуре термической обработки включает удерживание двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при температуре термической обработки в течение периода времени от 1 ч до 48 ч.
13. Способ по п. 1, согласно которому после обработки двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при второй температуре обработки дополнительно отжигают двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой.
14. Способ по п.1, согласно которому после обработки двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой один или большее количество раз при одной или большем количестве вторых температур обработки дополнительно отжигают двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой.
15. Способ по п.п. 13 или 14, согласно которому отжиг двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой включает нагревание двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при температуре в диапазоне температур отжига, охватывающем температуры от температуры на 500°F (280°C) ниже температуры бета-перехода до температуры на 250°F (140°C) ниже температуры бета-перехода двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой в течение периода времени от 30 мин до 12 ч.
16. Способ по п. 1, согласно которому по меньшей мере одна из обработки двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при первой температуре, обработки двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при второй температуре и обработки двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при третьей температуре включает по меньшей мере один этап прессовой ковки на открытом штампе.
17. Способ по п. 1, согласно которому по меньшей мере одна из обработки двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при первой температуре, обработки двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при второй температуре и обработки двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при третьей температуре включает множество этапов прессовой ковки на открытом штампе, причем способ дополнительно включает повторное нагревание двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой между двумя последовательными этапами прессовой ковки.
18. Способ по п. 17, согласно которому повторное нагревание двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой включает нагревание двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой до предыдущей температуре обработки и удерживание двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при предыдущей температуре обработки в течение периода времени от 30 мин до 12 ч.
19. Способ по п. 16, согласно которому по меньшей мере один этап прессовой ковки на открытом штампе включает ковку осадкой.
20. Способ по п. 16, согласно которому по меньшей мере один этап прессовой ковки на открытом штампе включает ковку вытяжкой.
21. Способ по п. 16, согласно которому по меньшей мере один этап прессовой ковки на открытом штампе включает по меньшей мере одно из ковки осадкой и ковки вытяжкой.
22. Способ по п. 16, согласно которому обработка двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при третьей температуре обработки включает радиальную ковку двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой.
23. Способ по п. 1, дополнительно включающий этапы, согласно которым
выполняют бета-тепловую обработку двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при температуре бета-тепловой обработки перед обработкой двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при первой температуре обработки,
причем температура бета-тепловой обработки находится в диапазоне температур от температуры бета-перехода двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой до температуры на 300°F (168°С) больше, чем температура бета-перехода двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой, и
закаливают двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой.
24. Способ по п. 23, согласно которому бета-тепловая обработка двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой дополнительно включает обработку двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при температуре бета-тепловой обработки.
25. Способ по п. 24, согласно которому обработка двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при температуре бета-тепловой обработки включает по меньшей мере одно из ковки вальцовкой, плющения, прокатки начерно, ковки в открытом штампе, ковки с матричными штампами, прессовой ковки, автоматической горячей ковки, радиальной ковки, ковки осадкой, ковки вытяжкой и многоосевой ковки.
26. Способ измельчения размера зерна альфа-фазы в заготовке из двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой, включающий этапы, согласно которым
куют двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой при первой температуре ковки в пределах первого диапазона температур ковки,
причем ковка двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при первой температуре ковки включает по меньшей мере один проход ковки осадкой и ковки вытяжкой, и
при этом первая температура ковки находится между температурой на 300°F (168°C) ниже температуры бета-перехода до температуры на 30°F (16,8°C) ниже температуры бета-перехода двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой,
медленно охлаждают двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой от первой температуры ковки,
куют двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой при второй температуре ковки во втором диапазоне температур ковки,
причем ковка двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при второй температуре ковки включает по меньшей мере один проход ковки осадкой и ковки вытяжкой,
при этом второй диапазон температур ковки охватывает температуры от температуры на 600°F (336°C) ниже температуры бета-перехода до температуры на 350°F (196°C) ниже температуры бета-перехода двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой, и
причем вторая температура ковки ниже, чем первая температура ковки, и
куют двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой при третьей температуре ковки в пределах третьего диапазона температуры ковки,
при этом ковка двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при третьей температуре ковки включает радиальную ковку,
причем третий диапазон температуры ковки охватывает температуры от 1000°F (538°C) до 1400°F (760°C), и
при этом третья температура ковки ниже, чем вторая температура ковки.
27. Способ по п. 26, согласно которому двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой представляет собой один из сплавов: Ti-6Al-4V (UNS R56400), ELI Ti-6Al-4V (UNS R56401), Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (UNS R54620), Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (UNS R56260) и Ti-4Al-2,5V-1,5Fe (UNS 54250).
28. Способ по п. 26, согласно которому двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой представляет собой один из сплавов: Ti-6Al-4V (UNS R56400) и ELI Ti-6Al-4V (UNS R56401).
29. Способ по п. 26, согласно которому двухфазный титановый сплав с альфа-бета-структурой представляет собой сплав Ti-4Al-2,5V-1,5Fe (UNS 54250).
30. Способ по п. 26, согласно которому медленное охлаждение включает охлаждение печи.
31. Способ по п. 26 согласно которому медленное охлаждение включает охлаждение двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой со скоростью охлаждения не больше чем 5°F (2,8°C) в минуту.
32. Способ по п. 26, согласно которому медленное охлаждение включает перемещение двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой из камеры печи с первой температурой ковки в камеру печи с второй температурой ковки.
33. Способ по п. 26, согласно которому после этапа медленного охлаждения двухфазного титанового сплава с альфа-бета- структурой от первой температуры ковки дополнительно
выполняют термообработку двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при температуре термической обработки в первом диапазоне температуры ковки и
выполняют выдерживание двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при температуре термической обработки.
34. Способ по п. 33, согласно которому выдерживание двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при температуре термической обработки включает выдерживание двухфазного титанового сплава с альфа-бета-структурой при температуре термической обработки в течение времени термообработки от 1 до 48 ч.
35. Способ по п. 26, дополнительно включающий отжиг двухфазного титанового сплава с альфа-бета структурой после ковки при второй температуре ковки.
36. Способ по п. 35, согласно которому отжиг включает нагревание двухфазного титанового сплава с альфа-бета структурой до температуры нагревания при отжиге в диапазоне температур отжига от температуры на 500°F (280°C) ниже температуры бета-перехода до температуры на 250°F (140°C) ниже температуры бета-перехода в течение периода времени от 30 минут до 12 часов.
37. Способ по п. 26, дополнительно включающий повторное нагревание двухфазного титанового сплава с альфа-бета структурой между любыми по меньшей мере одним из этапов прессовой ковки.
38. Способ по п. 37, согласно которому повторное нагревание включает нагревание двухфазного титанового сплава с альфа-бета структурой назад к предыдущей температуре обработки и удерживание двухфазного титанового сплава с альфа-бета структурой при предыдущей температуре обработки в течение времени повторного нагревания в диапазоне от 30 минут до 6 часов.
39. Способ по п. 26, согласно которому радиальная ковка включает одну последовательность по меньшей мере из двух и не больше шести уменьшений, причем диапазон температур радиальный ковки охватывает температуры от 1100°F (593°C) до 1400°F (760°C).
40. Способ по п. 26, согласно которому радиальная ковка включает множество последовательностей по меньшей мере из двух и не больше шести уменьшений при температурах радиальной ковки, начинающихся не больше, чем при температуре 1400°F (760°C) и уменьшающихся до температуры не меньше, чем 1000°F (538°C), с этапом повторного нагревания перед каждым уменьшением.
41. Способ по п. 26, согласно которому перед ковкой сплава титана при первой температуре ковки дополнительно:
выполняют бета-тепловую обработку двухфазного титанового сплава с альфа-бета структурой при температуре бета-тепловой обработки,
причем температура бета-тепловой обработки находится в диапазоне температур от температуры бета-перехода двухфазного титанового сплава с альфа-бета структурой до температуры на 300°F (168°C) больше, чем температура бета-перехода двухфазного титанового сплава с альфа-бета структурой, и
закаливают двухфазный титановый сплав с альфа-бета структурой.
42. Способ по п. 41, согласно которому бета-тепловая обработка двухфазного титанового сплава с альфа-бета структурой дополнительно включает обработку двухфазного титанового сплава с альфа-бета структурой при температуре бета-тепловой обработки.
43. Способ по п. 42, согласно которому обработка двухфазного титанового сплава с альфа-бета структурой при температуре бета-тепловой обработки включает по меньшей мере одно из ковки вальцовкой, плющения, прокатки начерно, ковки в открытом штампе, ковки с матричными штампами, прессовой ковки, автоматической горячей ковки, радиальной ковки, ковки осадкой, ковки вытяжкой и многоосевой ковки.
44. Способ измельчения размера зерна альфа-фазы в двухфазном титановом сплаве с альфа-бета структурой, включающий этапы, согласно которым:
куют двухфазный титановый сплав с альфа-бета структурой, содержащий микроструктуру глобуляризованных частиц альфа-фазы при исходной температуре ковки в пределах исходного диапазона температур ковки,
причем ковка заготовка при исходной температуре ковки включает по меньшей мере один проход ковки осадкой и ковки вытяжкой,
при этом исходная температура ковки находится в диапазоне температур от температуры на 500°F (280°C) ниже температуры бета-перехода до температуры на 350°F (196°С) ниже температуры бета-перехода, и
куют двухфазный титановый сплав с альфа-бета структурой при конечной температуре ковки в пределах конечного диапазона температур ковки,
причем ковка двухфазного титанового сплава с альфа-бета структурой при конечной температуре ковки включает радиальную ковку,
при этом конечный диапазон температур ковки охватывает температуры от 1000°F (538°C) до 1400°F (760°С), и
причем конечная температура ковки ниже, чем исходные температуры ковки.