專利名稱：高強(qiáng)度α/β加工鈦的熱拉伸矯直的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及用于矯直在a+p相場(chǎng)中時(shí)效的高強(qiáng)度鈦合金的方法?！?br> 技術(shù)背景描述鈦合金通常表現(xiàn)出高強(qiáng)度重量比，是耐腐蝕的并且在中等高溫下是抗蠕變的。出于這些原因，鈦合金被用于航天和航空應(yīng)用中，這些應(yīng)用包括例如起落架構(gòu)件、弓I擎框架以及其它關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件。鈦合金還被用于噴氣引擎部件如轉(zhuǎn)子、壓縮機(jī)葉片、液壓系統(tǒng)部件以及引擎機(jī)艙中。近年來(lái),在航天工業(yè)中對(duì)P鈦合金的關(guān)注和應(yīng)用變得更多了。P鈦合金能夠被加エ成具有非常高的強(qiáng)度同時(shí)維持合理的韌性和延展性特性。另外，^鈦合金在升高的溫度下的低流動(dòng)應(yīng)カ能使加工得到改進(jìn)。然而，^鈦合金在a+0相場(chǎng)中可能是難以加工的，因?yàn)槔绾辖鸬?轉(zhuǎn)變溫度通常在1400° F至1600° F(760° C至871.1° C)的范圍中。另外，為達(dá)到產(chǎn)品所需要的機(jī)械特性,在a+P固溶處理和時(shí)效之后需要快速冷卻,如水或空氣淬火。例如,直的經(jīng)a+0固溶處理和時(shí)效的P鈦合金棒可能在淬火過(guò)程中彎曲和/或扭曲(在本文中，“經(jīng)固溶處理和時(shí)效”有時(shí)稱為“STA”)。另外，對(duì)于P鈦合金所必須使用的低時(shí)效溫度(例如890° F至950° F(477° C至510° C))嚴(yán)格限制能夠被用于后繼矯直的溫度。最終的矯直必須發(fā)生在低于時(shí)效溫度的溫度下以防止在矯直操作過(guò)程中機(jī)械特性發(fā)生顯著的變化。對(duì)于呈長(zhǎng)形產(chǎn)品或棒形式的a+0鈦合金，例如像T1-6A1_4V合金來(lái)說(shuō)，常規(guī)地采用昂貴的豎式溶解熱處理和時(shí)效エ藝來(lái)使變形最小化?，F(xiàn)有技術(shù)STA加工的ー個(gè)典型例子包括將長(zhǎng)形部件如棒懸掛在ー個(gè)豎式熔爐中，在a+0相場(chǎng)中在ー個(gè)溫度下固溶處理棒，以及在相場(chǎng)中在ー個(gè)更低溫度下時(shí)效棒。在快速淬火(例如水淬火)之后，可能在低于時(shí)效溫度的溫度下可以矯直棒。懸掛在垂直方向上，棒桿中的應(yīng)カ在本質(zhì)上更加呈徑向并且導(dǎo)致較少的變形。經(jīng)STA加工的T1-6A1-4V合金(UNS R56400)棒從而能夠通過(guò)例如在燃?xì)鉅t中加熱至低于時(shí)效溫度的溫度來(lái)矯直，并且從而可以使用2面、7面或普通技術(shù)人員已知的其它矯直機(jī)來(lái)矯直。然而，垂直熱處理和水淬火操作成本很高，并且不是所有鈦合金制造商都具有這種能力。因?yàn)榻?jīng)固溶處理和時(shí)效的P鈦合金的高的室溫強(qiáng)度，常規(guī)矯直方法(如垂直熱處理)對(duì)于矯直長(zhǎng)形產(chǎn)品(如棒)不是很有效。例如，在800° F至900° F(427° C至482° C)下時(shí)效之后，STA亞穩(wěn)態(tài)P鈦T1-15Mo合金(UNS R58150)在室溫下能夠具有200ksi (1379MPa)的極限拉張強(qiáng)度。因此，傳統(tǒng)矯直方法對(duì)于STA Ti_15Mo合金來(lái)說(shuō)不適合，因?yàn)椴粫?huì)影響機(jī)械特性的可供使用的矯直溫度足夠低，所以當(dāng)施加矯直カ吋，由該合金組成的棒可能粉碎。因此，需要一種用于經(jīng)固溶處理和時(shí)效的金屬及金屬合金的不會(huì)顯著影響經(jīng)時(shí)效的金屬或金屬合金的強(qiáng)度的矯直エ藝。
簡(jiǎn)述根據(jù)本公開(kāi)的ー個(gè)方面，ー種用于矯直選自金屬和金屬合金中之一的時(shí)效硬化金屬形式的方法的一個(gè)非限制性實(shí)施方案包括將時(shí)效硬化金屬形式加熱至矯直溫度。在某些實(shí)施方案中，矯直溫度在以下矯直溫度范圍內(nèi)從時(shí)效硬化金屬形式的0. 3個(gè)開(kāi)氏熔解溫度(0.3Tm)至低于被用于硬化時(shí)效硬化金屬形式的時(shí)效溫度至少25° F(13.9° C)。向時(shí)效硬化金屬形式施加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)カ達(dá)足以伸長(zhǎng)并且矯直時(shí)效硬化金屬形式以提供矯直的時(shí)效硬化金屬形式的時(shí)間。在任何5英尺長(zhǎng)度(152.4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，矯直的時(shí)效硬化金屬形式偏離直線不大于0. 125英寸(3. 175mm)。冷卻矯直的時(shí)效硬化金屬形式，同時(shí)向矯直的時(shí)效硬化金屬形式施加冷卻拉張應(yīng)力，其中該冷卻拉張應(yīng)力足以平衡合金中的熱冷卻應(yīng)カ并且維持在矯直的時(shí)效硬化金屬形式的任何5英尺長(zhǎng)度(152. 4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)離直線的偏差不大于0. 125英寸(3. 175mm)。一種用于矯直經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的方法包括將經(jīng)固溶處理和時(shí)效 的鈦合金形式加熱至矯直溫度。該矯直溫度包括經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的a+運(yùn)相場(chǎng)中的矯直溫度。在某些實(shí)施方案中，矯直溫度范圍為低于經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的P轉(zhuǎn)變溫度1100° F(611. 1° C)至低于經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的時(shí)效硬化溫度25° F(13.9° C)。向經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式施加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)カ達(dá)足以伸長(zhǎng)并且矯直經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的時(shí)間，以便形成矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式。在任何5英尺長(zhǎng)度(152.4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式偏離直線不大于0. 125英寸(3. 175mm)。冷卻矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式，同時(shí)向矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式施加冷卻拉張應(yīng)力。該冷卻拉張應(yīng)力足以平衡矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式中的熱冷卻應(yīng)カ并且維持在矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的任何5英尺長(zhǎng)度(152. 4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)離直線的偏差不大于0. 125英寸(3. 175mm)。附圖簡(jiǎn)述通過(guò)參照附圖可以更好地理解本文描述的方法的特征和優(yōu)點(diǎn)，在所述附圖中

圖1是根據(jù)本公開(kāi)的ー種用于鈦合金的熱拉伸矯直方法的一個(gè)非限制性實(shí)施方案的流程圖；圖2是測(cè)量金屬棒材料離直線的偏差的示意性圖示；圖3是根據(jù)本公開(kāi)的ー種用于金屬產(chǎn)品形式的熱拉伸矯直方法的一個(gè)非限制性實(shí)施方案的流程圖；圖4是經(jīng)固溶處理和時(shí)效的T1-10V-2Fe_3Al合金棒的照片；圖5是矯直實(shí)施例7的非限制性例子的序列號(hào)#1的棒的溫度比時(shí)間圖表；圖6是矯直實(shí)施例7的非限制性例子的序列號(hào)#2的棒的溫度比時(shí)間圖表；圖7是根據(jù)本公開(kāi)的ー個(gè)非限制性實(shí)施方案?jìng)€(gè)熱拉伸矯直之后的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的T1-10V-2Fe-3Al合金棒的照片；圖8包括非限制性例子7的熱拉伸矯直的棒的微型結(jié)構(gòu)的顯微圖像；并且圖9包括實(shí)施例9的未矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的對(duì)照棒的顯微圖像。鑒于以下根據(jù)本公開(kāi)的方法的某些非限制性實(shí)施方案的詳細(xì)描述，讀者將理解前述細(xì)節(jié)及其它。
某些非限制性實(shí)施方案的詳述在非限制性實(shí)施方案的本說(shuō)明中，除了在操作例子中或在其它地方指出之外，所有表達(dá)數(shù)量或特征的數(shù)字在所有情況下應(yīng)當(dāng)被理解為由術(shù)語(yǔ)“約”修飾。因此，除非相反地指示，以下說(shuō)明中提出的任何數(shù)值參數(shù)是近似值，這些近似值可以根據(jù)在根據(jù)本公開(kāi)的方法中尋求獲得的所需要的特性發(fā)生改變。至少并且不作為限制與權(quán)利要求的范圍等價(jià)的教義的應(yīng)用的嘗試，每個(gè)數(shù)值參數(shù)應(yīng)當(dāng)至少被解釋為依據(jù)所報(bào)告的有效位數(shù)并且通過(guò)應(yīng)用普通的舍入技術(shù)的數(shù)字。據(jù)稱要并入本文的任何專利、出版物或其它公開(kāi)材料只在某種程度以引用的方式總體或部分地并入本文，所并入的材料不會(huì)與在本公開(kāi)中提出的現(xiàn)有定義、聲明或其它公開(kāi)材料相沖突。同樣地并且在某種必要的程度上，如本文提出的公開(kāi)取代以引用的方式并入本文的任何沖突材料。據(jù)稱要以引用的方式并入本文但是不與本文提出的現(xiàn)有定義、聲明或其它公開(kāi)材料相沖突的任何材料或其部分只在某種程度上并入在那并入的材料與所述現(xiàn)有公開(kāi)材料之間不會(huì)發(fā)生沖突。 現(xiàn)在參照?qǐng)D1的流程圖，根據(jù)本公開(kāi)的ー種用于矯直經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的熱拉伸矯直方法10的非限制性實(shí)施方案包括將經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式加熱至矯直溫度12。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，矯直溫度是在a+0相場(chǎng)內(nèi)的溫度。在另一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，矯直溫度在以下矯直溫度范圍內(nèi)從低于鈦合金的P轉(zhuǎn)變溫度約1100° F(611. 1° C)至低于經(jīng)固溶處理和時(shí)效的合金形式的時(shí)效硬化溫度約25°。如本文所使用，“經(jīng)固溶處理和時(shí)效” (STA)是指ー種用于鈦合金的熱處理工藝，該熱處理工藝包括在兩相域(即鈦合金的a+0相場(chǎng))中以固溶處理溫度來(lái)固溶處理鈦合金。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，固溶處理溫度在以下范圍內(nèi)從低于鈦合金的P轉(zhuǎn)變溫度約50° F(27.8° C)至低于鈦合金的P轉(zhuǎn)變溫度約200° F(lll. 1° C)。在另ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，固溶處理時(shí)間的范圍為從30分鐘至2小吋。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在某些非限制性實(shí)施方案中，固溶處理時(shí)間可以是短于30分鐘或長(zhǎng)于2小時(shí)并且大體上取決于鈦合金形式的大小和橫截面。這個(gè)兩相域固溶處理溶解了大量的存在于鈦合金中的a相,但剩下在某種程度上壓制晶粒生長(zhǎng)的ー些a相殘留。在完成固溶處理時(shí)，對(duì)鈦合金進(jìn)行水淬火，這樣使得相當(dāng)一部分的合金元素被保留在P相中。然后，在兩相場(chǎng)中在時(shí)效溫度(在本文中也稱為時(shí)效硬化溫度)下對(duì)經(jīng)固溶處理的鈦合金進(jìn)行時(shí)效達(dá)足以沉淀細(xì)粒度a相的時(shí)效時(shí)間，其中時(shí)效溫度的范圍為從低于固溶處理溫度400° F(222. 2° C)至低于固溶處理溫度900° F(500° C)。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，時(shí)效時(shí)間可以為從30分鐘至8小吋。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在某些非限制性實(shí)施方案中，時(shí)效時(shí)間可以是短于30分鐘或長(zhǎng)于8小時(shí)并且大體上取決于鈦合金形式的大小和橫截面。STA加工產(chǎn)生表現(xiàn)出高屈服強(qiáng)度和高極限拉張強(qiáng)度的鈦合金。本領(lǐng)域普通技術(shù)實(shí)踐者已知用于STA加工合金中的一般技木，并且因此在本文中未進(jìn)行進(jìn)一步詳盡闡述。再次參照?qǐng)D1，在加熱12之后，向STA鈦合金形式施加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)カ14達(dá)足以伸長(zhǎng)并且矯直STA鈦合金形式并且提供矯直的STA鈦合金形式的時(shí)間。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，伸長(zhǎng)拉張應(yīng)カ是STA鈦合金形式在矯直溫度下的屈服應(yīng)カ的至少約20%并且不等于或大于STA鈦合金形式在矯直溫度下的屈服應(yīng)力。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，為維持伸長(zhǎng)率，可以在矯直步驟過(guò)程中増加所施加的伸長(zhǎng)拉張應(yīng)力。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，在伸長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)因子2來(lái)増加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)力。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，STA形式包含鈦合金產(chǎn)品形式包含T1-10V-2Fe-3Al合金(UNS56410)，T1-10V-2Fe_3Al合金在900° F(482. 2° C)下具有約60ksi的屈服強(qiáng)度，并且在900° F下在開(kāi)始矯直時(shí)所施加的伸長(zhǎng)應(yīng)カ約為12. 7ksi并且在伸長(zhǎng)步驟結(jié)束時(shí)約為25. 5ksi。在另ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，在施加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)カ14之后，在任何5英尺長(zhǎng)度(152.4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，矯直的STA鈦合金形式偏離直線不大于0. 125英寸(3. 175mm)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在本公開(kāi)的非 限制性實(shí)施方案的范圍內(nèi)能在允許冷卻所述形式的同時(shí)施加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)力。然而，應(yīng)當(dāng)理解，因?yàn)閼?yīng)カ是溫度的ー個(gè)函數(shù)，隨著溫度下降，所需要的伸長(zhǎng)應(yīng)カ將必須増加以便繼續(xù)伸長(zhǎng)并且矯直所述形式。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，當(dāng)STA鈦合金形式被充分地矯直時(shí)，冷卻STA鈦合金形式16，同時(shí)向矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式施加冷卻拉張應(yīng)力18。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，冷卻拉張應(yīng)力足以平衡矯直的STA鈦合金形式中的熱冷卻應(yīng)力，這樣使得STA鈦合金形式在冷卻過(guò)程中不會(huì)彎曲、變彎或以其它方式變形。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，冷卻應(yīng)カ等于伸長(zhǎng)應(yīng)力。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，因?yàn)楫a(chǎn)品形式的溫度在冷卻過(guò)程中下降，施加等于伸長(zhǎng)拉張應(yīng)力的冷卻拉張應(yīng)力將不會(huì)進(jìn)ー步引起產(chǎn)品形式伸長(zhǎng)，但可用于防止產(chǎn)品形式中的冷卻應(yīng)カ使產(chǎn)品形式彎曲并且維持在伸長(zhǎng)步驟中建立的離直線的偏差。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，冷卻拉張應(yīng)力足以維持在矯直的STA鈦合金形式的任何5英尺長(zhǎng)度(152. 4cm)或較短長(zhǎng)度范圍內(nèi)離直線的偏差不大于0. 125英寸(3. 175mm)。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，伸長(zhǎng)拉張應(yīng)カ和冷卻拉張應(yīng)力足以實(shí)現(xiàn)STA鈦合金形式的蠕變成形。蠕變成形發(fā)生在通常的弾性范圍內(nèi)。雖然不想受任何特定的理論的束縛，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在矯直溫度下在通常的弾性范圍內(nèi)的所施加的應(yīng)カ允許致使矯直產(chǎn)品形式的晶界滑動(dòng)和動(dòng)態(tài)錯(cuò)位回復(fù)。在冷卻和通過(guò)在產(chǎn)品形式上維持冷卻拉張應(yīng)力來(lái)補(bǔ)償熱冷卻應(yīng)カ之后，被移動(dòng)的錯(cuò)位和晶界使STA鈦合金產(chǎn)品形式具有新的彈性狀態(tài)。參照?qǐng)D2，在一種用于確定產(chǎn)品形式例如像棒22離直線的偏差的方法20中，棒22排列在直尺24旁邊。在棒22上的彎曲的或扭曲的位置用一種用于測(cè)量長(zhǎng)度的裝置如卷尺來(lái)測(cè)量棒的曲率作為棒彎離直尺24的距離。沿棒28的規(guī)定的長(zhǎng)度來(lái)測(cè)量每個(gè)扭曲或彎曲離直尺的距離以確定離直線的最大偏差(圖2中的26)，即在棒22的規(guī)定的長(zhǎng)度內(nèi)棒22離直尺24的最大距離。同樣的技術(shù)可以用于量化其它產(chǎn)品形式離直線的偏差。在另ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，在根據(jù)本公開(kāi)施加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)カ之后，在矯直的STA鈦合金形式的任何5英尺長(zhǎng)度(152. 4cm)或較短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，矯直的STA鈦合金形式偏離直線不大于0. 094英寸(2. 388mm)。在又另ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，在根據(jù)本公開(kāi)冷卻同時(shí)施加冷卻拉張應(yīng)力之后，在矯直的STA鈦合金形式的任何5英尺長(zhǎng)度(152.4cm)或較短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，矯直的STA鈦合金形式偏離直線不大于0. 094英寸(2. 388mm)。在又另ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，在根據(jù)本公開(kāi)施加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)カ之后，在矯直的STA鈦合金形式的任何10英尺長(zhǎng)度(304. 80cm)或較短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，矯直的STA鈦合金形式偏離直線不大于
0.25英寸(6. 35_)。在又另ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，在根據(jù)本公開(kāi)冷卻同時(shí)施加冷卻拉張應(yīng)カ之后，在矯直的STA鈦合金形式的任何10英尺長(zhǎng)度(304.8cm)或較短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，矯直的STA鈦合金形式偏離直線不大于0. 25英寸(6. 35mm)。
為均勻地施加伸長(zhǎng)和冷卻拉張應(yīng)力，在根據(jù)本公開(kāi)的ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，STA鈦合金形式必須能夠被橫穿STA鈦合金形式的整個(gè)橫截面牢固地夾緊。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，STA鈦合金形式的形狀可以是任何軋制產(chǎn)品的形狀，對(duì)于該軋制產(chǎn)品能夠制造足夠的把手以便根據(jù)本公開(kāi)的方法施加拉張應(yīng)力。如本文使用的“軋制產(chǎn)品”是隨后用作制造的或進(jìn)ー步制造成半成品或制成品的軋制的任何金屬的(即金屬或金屬合金)產(chǎn)品。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，STA鈦合金形式包含以下ー種鋼坯、鋼錠、圓鋼、方鋼、擠壓件、管件、管材、板坯、片材以及板材。用于根據(jù)本公開(kāi)施加伸長(zhǎng)和冷卻拉張應(yīng)力的把手和機(jī)械可從例如美國(guó)北卡羅來(lái)納州門羅的Cyril Bath Co.獲得。本公開(kāi)的ー個(gè)令人驚訝的方面是熱拉伸矯直STA鈦合金形式而不會(huì)顯著降低STA鈦合金形式的拉張強(qiáng)度的能力。例如，在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，根據(jù)本公開(kāi)的非限制性方法的熱拉伸矯直的STA鈦合金形式的平均屈服強(qiáng)度和平均極限拉張強(qiáng)度比熱拉伸矯直之前的值降低了不超過(guò)5%。在特性上所觀察到的由熱拉伸矯直產(chǎn)生的最大變化是在伸長(zhǎng)率百分比上。例如，在根據(jù)本公開(kāi)的ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，鈦合金形式的伸長(zhǎng)率百分比的平均值在熱拉伸矯直之后表現(xiàn)出約2. 5%的絕對(duì)下降。不g在受任何操作理論的束縛，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為伸長(zhǎng)率百分比可以因STA鈦合金形式在根據(jù)本公開(kāi)的熱拉伸矯直的非限制性實(shí)施方 案過(guò)程中發(fā)生伸長(zhǎng)而發(fā)生下降。例如，在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，在本公開(kāi)的熱拉伸矯直之后，矯直的STA鈦合金形式比STA鈦合金形式在熱拉伸矯直之前的長(zhǎng)度可以伸長(zhǎng)約1. 0%至約1. 6%。根據(jù)本公開(kāi)將STA鈦合金形式加熱至矯直溫度可以采用能夠維持棒的矯直溫度的任何單ー或組合形式的加熱，例如但不限于在箱式爐中加熱所述形式、輻射加熱所述形式以及感應(yīng)加熱所述形式。必須監(jiān)控所述形式的溫度以確保所述形式的溫度保持在低于用于STAエ藝過(guò)程中的時(shí)效溫度至少25° F(13.9° C)。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，使用熱電偶或紅外線傳感器來(lái)監(jiān)控所述形式的溫度。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的加熱和監(jiān)控溫度的其它裝置在本公開(kāi)的范圍之內(nèi)。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，STA鈦合金形式的矯直溫度應(yīng)當(dāng)是始終相對(duì)均勻的并且隨位置的變化其變化應(yīng)當(dāng)不超過(guò)100° F(55. 6° C)。在STA鈦合金形式的任何位置的溫度優(yōu)選地不會(huì)增加到超過(guò)STA時(shí)效溫度，因?yàn)榘ǖ幌抻谇?qiáng)度和極限拉張強(qiáng)度的機(jī)械特性可能會(huì)受到不利的影響。將STA鈦合金形式加熱至矯直溫度的速率不是關(guān)鍵性的，要注意較快加熱速率可能導(dǎo)致超出矯直溫度范圍并且導(dǎo)致機(jī)械特性的損失。通過(guò)采取不會(huì)超出目標(biāo)矯直溫度或不會(huì)超出低于STA時(shí)效溫度至少25° F(13.9° C)的溫度的預(yù)防措施，更快的加熱速率能夠?qū)е虏考g的更短的矯直周期時(shí)間和提高的生產(chǎn)力。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，加熱至矯直溫度包括以從 500° F/min(277.8° C/min)至 1000° F/min(555.6° C/min)的加熱速率來(lái)加熱。STA鈦合金形式的任何局部區(qū)域優(yōu)選地應(yīng)當(dāng)不會(huì)達(dá)到等于或大于STA時(shí)效溫度的溫度。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，所述形式的溫度應(yīng)當(dāng)一直為低于STA時(shí)效溫度至少25° F(13.9° C)。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，STA時(shí)效溫度(在本文中不同地也稱為時(shí)效硬化溫度、在a+0相場(chǎng)中的時(shí)效硬化溫度以及時(shí)效溫度)可以在以下范圍內(nèi)低于鈦合金的P轉(zhuǎn)變溫度500° F(277.8° C)至低于鈦合金的P轉(zhuǎn)變溫度900° F(500° C)。在其它非限制性實(shí)施方案中，矯直溫度在以下矯直溫度范圍內(nèi)低于STA鈦合金形式的時(shí)效硬化溫度50° F(27.8° C)至低于STA鈦合金形式的時(shí)效硬化溫度200° F(lll.l° C);或在以下矯直溫度范圍內(nèi)低于時(shí)效硬化溫度25° F(13.9° C)至低于時(shí)效硬化溫度300° F(166. 7° C)。根據(jù)本公開(kāi)的ー種方法的一個(gè)非限制性實(shí)施方案包括將矯直的STA鈦合金形式冷卻至最終溫度，在最終溫度點(diǎn)下可以去除冷卻拉張應(yīng)力而不會(huì)改變矯直的STA鈦合金形式離直線的偏差。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，冷卻包括冷卻至不大于250° F(121. 1° C)的最終溫度。冷卻至高于室溫的溫度同時(shí)能夠減少冷卻拉張應(yīng)カ而STA鈦合金形式的直度不會(huì)發(fā)生偏差的能力允許部件之間的更短的矯直周期時(shí)間和提高的生產(chǎn)力。在另ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，冷卻包括冷卻至在本文中定義為約64° F(18° C)至約77° F(25° C)的室溫。如將要看到的，本公開(kāi)的ー個(gè)方面是本文所公開(kāi)的熱拉伸矯直的某些非限制性 實(shí)施方案能夠被用在任何金屬形式上，金屬形式大致上包括許多(如果不是全部的話)金屬和金屬合金，包括但不限于常規(guī)上被認(rèn)為是難以矯直的金屬和金屬合金。令人驚訝地，本文所公開(kāi)的熱拉伸矯直方法的非限制性實(shí)施方案對(duì)于常規(guī)上被認(rèn)為難以矯直的鈦合金是有效的。在本公開(kāi)的范圍內(nèi)的一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，鈦合金形式包含近a鈦合金。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，鈦合金形式包含選自T1-8Al-lMo-lV合金(UNS54810)和T1-6Al-2Sn-4Zr-2Mo 合金(UNS R54620)中的至少ー種。在本公開(kāi)的范圍內(nèi)的一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，鈦合金形式包含a+0鈦合金。在另ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，鈦合金形式包含以下至少ー種T1-6Al_4V合金(UNSR56400)、T1-6A1-4V ELI 合金(UNS R56401)、T1-6Al-2Sn-4Zr_6Mo 合金(UNS R56260)、T1-5A1-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr 合金(UNS R58650)以及 T1-6Al-6V_2Sn 合金(UNS R56620)。在又另ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，鈦合金形式包含P鈦合金。如本文使用的“ 3鈦合金”包括但不限于近3鈦合金和亞穩(wěn)態(tài)3鈦合金。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，鈦合金形式包含以下ー種T1-10V-2Fe-3Al 合金(UNS56410)、T1-5Al-5V-5Mo_3Cr 合金(UNS未指定)、T1-5Al-2Sn-4Mo-2Zr-4Cr 合金(UNS R58650)以及 Ti_15Mo 合金(UNS R58150)。在ー個(gè)具體的非限制性實(shí)施方案中，鈦合金形式是T1-10V-2Fe-3Al合金(UNS56410)形式。應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于某些P鈦合金，例如T1-10V-2Fe_3Al合金，在同樣維持合金所需要的機(jī)械特性的同時(shí)，無(wú)法使用常規(guī)矯直エ藝將這些合金的STA形式矯直至本文所公開(kāi)的容差。對(duì)于P鈦合金來(lái)說(shuō)，P轉(zhuǎn)變溫度固有地低于エ業(yè)純鈦。因此，STA時(shí)效溫度也必須更低。另外，例如但不限于T1-10V-2Fe-3Al合金的STAP鈦合金能夠表現(xiàn)出高于200ksi(1379MPa)的極限拉張強(qiáng)度。當(dāng)在低于STA時(shí)效溫度不超過(guò)25° F(13.9° C)的溫度下嘗試使用常規(guī)拉伸方法(如使用雙面矯直機(jī))來(lái)矯直具有如此高強(qiáng)度的STAP鈦合金棒時(shí)，棒表現(xiàn)出要粉碎的強(qiáng)烈趨勢(shì)。令人驚訝地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用根據(jù)本公開(kāi)的非限制性熱拉伸矯直方法實(shí)施方案能夠?qū)⑦@些高強(qiáng)度STAP鈦合金矯直至本文所公開(kāi)的容差而沒(méi)有斷裂，并且屈服和極限拉張強(qiáng)度的平均損失只有約5%。當(dāng)在上文的論述主要關(guān)注矯直的鈦合金形式和矯直STA鈦合金形式的方法時(shí)，本文所公開(kāi)的熱拉伸矯直的非限制性實(shí)施方案可以實(shí)際上成功地用于任何時(shí)效硬化金屬產(chǎn)品形式，即包括任何金屬或金屬合金的金屬產(chǎn)品。
參照?qǐng)D3，在根據(jù)本公開(kāi)的非限制性實(shí)施方案中，一種用于矯直經(jīng)固溶處理和時(shí)效硬化的金屬形式(包括金屬和金屬合金之一)的方法30包括將經(jīng)固溶處理和時(shí)效硬化的金屬形式加熱32至以下矯直溫度范圍內(nèi)的矯直溫度從時(shí)效硬化金屬形式的0. 3個(gè)開(kāi)氏熔化溫度(0.3TJ至低于用于硬化時(shí)效硬化金屬形式的時(shí)效溫度至少25° F(13.9° C)的溫度。·
根據(jù)本公開(kāi)的ー個(gè)非限制性實(shí)施方案包括向經(jīng)固溶處理和時(shí)效硬化金屬形式施加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)カ34達(dá)足以伸長(zhǎng)并且矯直時(shí)效硬化金屬形式以提供矯直的時(shí)效硬化金屬形式的時(shí)間。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，伸長(zhǎng)拉張應(yīng)カ是時(shí)效硬化金屬形式在矯直溫度下的屈服應(yīng)カ的至少約20%并且不等于或大于STA鈦合金形式在矯直溫度下的屈服應(yīng)カ。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，為維持伸長(zhǎng)率，可以在矯直步驟過(guò)程中増加所施加的伸長(zhǎng)拉張應(yīng)力。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，在伸長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)因子2來(lái)増加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)力。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，在任何5英尺長(zhǎng)度(152. 4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，矯直的時(shí)效硬化金屬形式偏離直線不大于0. 125英寸(3. 175mm)。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中,在矯直的時(shí)效硬化金屬形式的任何5英尺長(zhǎng)度(152. 4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，矯直的時(shí)效硬化金屬形式偏離直線不大于0. 094英寸(2. 388mm)。在又另ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，在矯直的時(shí)效硬化金屬形式的任何10英尺(304. 8cm)長(zhǎng)度范圍內(nèi)，矯直的時(shí)效硬化金屬形式偏離直線不大于 0. 25 英寸(6. 35mm)。根據(jù)本公開(kāi)的ー個(gè)非限制性實(shí)施方案包括冷卻矯直的時(shí)效硬化金屬形式36，同時(shí)向矯直的時(shí)效硬化金屬形式施加冷卻拉張應(yīng)力38。在另ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，冷卻拉張應(yīng)力足以平衡矯直的時(shí)效硬化金屬形式中的熱冷卻應(yīng)力，這樣使得時(shí)效硬化金屬形式在冷卻過(guò)程中不會(huì)彎曲、變彎或以其它方式變形。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，冷卻應(yīng)カ等于拉長(zhǎng)應(yīng)力。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，因?yàn)楫a(chǎn)品形式的溫度在冷卻過(guò)程中下降，施加等于伸長(zhǎng)拉張應(yīng)力的冷卻拉張應(yīng)力將不會(huì)引起產(chǎn)品形式的進(jìn)ー步伸長(zhǎng)，但可用于防止產(chǎn)品形式中的冷卻應(yīng)カ使產(chǎn)品形式彎曲并且維持在伸長(zhǎng)步驟中建立的離直線的偏差。在另ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，冷卻拉張應(yīng)力足以平衡合金中的熱冷卻應(yīng)力，這樣使得時(shí)效硬化金屬形式在冷卻過(guò)程中不會(huì)彎曲、變彎或以其它方式變形。在又一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，冷卻拉張應(yīng)力足以平衡合金中的熱冷卻應(yīng)力，這樣使得時(shí)效硬化金屬形式維持在時(shí)效硬化金屬形式的任何5英尺長(zhǎng)度(152.4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)離直線的偏差不大于0. 125英寸(3. 175mm)。在又一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，冷卻拉張應(yīng)力足以平衡合金中的熱冷卻應(yīng)力，這樣使得時(shí)效硬化金屬形式維持在任何5英尺長(zhǎng)度(152.4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)離直線的偏差不大于0. 094英寸(2. 388_)。在又一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，冷卻拉張應(yīng)力足以平衡合金中的熱冷卻應(yīng)力，這樣使得時(shí)效硬化金屬形式維持在時(shí)效硬化金屬形式的任何10英尺(304. 8cm)長(zhǎng)度范圍內(nèi)離直線的偏差不大于0. 25英寸(6. 35mm)。在根據(jù)本公開(kāi)的各種非限制性實(shí)施方案中，經(jīng)固溶處理和時(shí)效硬化的金屬形式包含以下ー種鈦合金、鎳合金、鋁合金以及鐵基合金。同樣，在根據(jù)本公開(kāi)的某些非限制性實(shí)施方案中，經(jīng)固溶處理和時(shí)效硬化的金屬形式選自以下鋼坯、鋼錠、圓鋼、方鋼、擠壓件、管件、管材、板坯、片材以及板材。在根據(jù)本公開(kāi)的ー個(gè)非限制性實(shí)施方案中，矯直溫度在以下范圍內(nèi)從低于被用于硬化時(shí)效硬化金屬形式的時(shí)效硬化溫度200° F(lll. 1° C)直到低于被用于硬化時(shí)效硬化金屬形式的時(shí)效硬化溫度25° F(13.9° C)。以下實(shí)施例g在進(jìn)ー步描述某些非限制性實(shí)施方案而不限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，以下實(shí)施例的變化在僅由權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)是可能的。實(shí)施例1在這個(gè)對(duì)比性實(shí)施例中，使用固溶處理、時(shí)效和常規(guī)矯直的幾種排列來(lái)制造并加エ幾個(gè)10英尺長(zhǎng)的T1-10V-2Fe-3Al合金棒，以便嘗試找到矯直棒的強(qiáng)效エ藝。棒的直徑在從0.5英寸至3英寸(1. 27cm至7. 62cm)的范圍內(nèi)。棒在從1375° F(746. 1 ° C)至1475 ° F(801.7° C)的溫度下被固溶處理。然后，棒在從900 ° F(482. 2 ° C)至1000° F(537. 8° C)范圍內(nèi)的時(shí)效溫度下被時(shí)效。被評(píng)估的用于矯直的エ藝包括(a)在低于時(shí)效溫度下進(jìn)行豎式固溶處理和2面矯直；(b)在2面矯直之前在1400° F(760° C)下進(jìn)行豎式固溶熱處理、進(jìn)行時(shí)效并且在低于時(shí)效溫度25° F(13.9° C)下進(jìn)行2面矯直；(c)在豎式固溶處理和時(shí)效之前在1400° F(760° C)下進(jìn)行矯直，并且在低于時(shí)效溫度 25。F(13. 9° F)下進(jìn)行2面矯直；(d)在2面矯直之前在1400° F(760° C)下進(jìn)行高溫固溶熱處理、進(jìn)行豎式固溶處理和時(shí)效，并且在低于時(shí)效溫度25° F(13.9° C)下進(jìn)行2面矯直；以及(e)在2面矯直之前在1100° F(593. 3° C)下進(jìn)行軋制退火、進(jìn)行豎式固溶熱處理，并且在低于時(shí)效溫度25° F(13.9° C)下進(jìn)行2面矯直。在視覺(jué)上檢查經(jīng)加工的棒的直度并且將經(jīng)加工的棒分類為合格或不合格。觀察到標(biāo)號(hào)(e)的エ藝是最成功的。然而，所有使用豎式STA熱處理嘗試的合格率不超過(guò)50%。實(shí)施例2針對(duì)這個(gè)實(shí)施例，使用兩根直徑1. 875英寸(47. 625mm)、10英尺(3. 048m)長(zhǎng)的T1-10V-2Fe_3Al合金棒。棒是由旋轉(zhuǎn)鍛造軋制品在a+0相場(chǎng)中以一定溫度軋制的，旋轉(zhuǎn)鍛造軋制品由鐓鍛和単一的再結(jié)晶的鋼坯產(chǎn)生。在900° F(482.2° C)下執(zhí)行高溫拉張?jiān)囼?yàn)以確定能夠用可供使用的裝備矯直的棒的最大直徑。高溫拉カ試驗(yàn)表明直徑1.0英寸(2.54cm)的棒在裝備極限內(nèi)。棒被削成直徑1.0英寸(2.54cm)的棒。然后，棒在1460° F(793. 3。C)下被固溶處理達(dá)2小時(shí)并且被水淬火。棒在940° F(504. 4° C)下被時(shí)效達(dá)8小吋。帶有ー些扭曲和卷曲，棒的直度被測(cè)量為偏離直線近似2英寸(5.08cm)。STA棒表現(xiàn)出兩種不同類型的弓形。觀察到第一棒(序列號(hào)#I)在末端處是相對(duì)直的并且在中間處具有離直線約2.1英寸(5. 334cm)的平緩的弓形。第二棒(序列號(hào)#2)在接近中間處是相當(dāng)直的，但是在接近末端處具有扭結(jié)。離直線的最大偏差是大約2.1英寸(5. 334cm)。在淬火條件下的棒的表面拋光表現(xiàn)為相當(dāng)均勻的氧化表面。圖4是棒在固溶處理和時(shí)效之后的代表性照片。實(shí)施例3根據(jù)本公開(kāi)的ー個(gè)非限制性實(shí)施方案熱拉伸矯直實(shí)施例2的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的棒。溫度反饋經(jīng)由定位在部件的中間處的熱電偶用于控制棒溫度。然而，為解決熱電偶安裝的固有的困難，兩個(gè)另外的熱電偶被焊接在部件的末端處。第一棒經(jīng)歷了失敗的主控?zé)犭娕迹诩訜醿A斜升溫過(guò)程中導(dǎo)致振動(dòng)。第一棒連同另ー個(gè)控制異常致使部件超過(guò)為900° F(482.2° C)的所需要的溫度。所達(dá)到的高溫近似1025° F(551.7° C)達(dá)小于2分鐘。再次用另ー個(gè)熱電偶裝備第一棒，并且由于來(lái)自先前運(yùn)行的軟件控制程序中的錯(cuò)誤而發(fā)生類似的過(guò)沖。用所允許的最大功率加熱第一棒，這能夠在近似2分鐘內(nèi)將用于這個(gè)實(shí)施例的大小的棒從室溫加熱至1000° F(537. 8° C)。重置程序并且允許進(jìn)行第一棒矯直程序。通過(guò)被放置在接近棒的一端的編號(hào)2的熱電偶(TC#2)記錄的最高溫度是944° F(506.7° C)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為當(dāng)在低功率下吋，TC#2經(jīng)歷了輕微的熱結(jié)點(diǎn)失敗。在這個(gè)周期過(guò)程中，被放置在棒的中心的編號(hào)0的熱電偶(TC#0)記錄了 908° F(486.7° C)的最大溫度。在矯直過(guò)程中，被放置在接近根據(jù)TC#2的棒的另一端的編號(hào)I的熱電偶(TC#1)從棒上跌落并且停止讀取棒的溫度。圖5示出在序列號(hào)#1的棒上的這個(gè)最終加熱周期的溫度圖。第一棒(序列號(hào)#I)的周期時(shí)間是50分鐘。棒被冷卻至250° F(121. 1° C)同時(shí)維持棒上的在伸長(zhǎng)步驟結(jié)束時(shí)施加的載重量。第一棒在3分鐘跨度內(nèi)被伸長(zhǎng)0.5英寸(1. 27cm)。在那個(gè)階段過(guò)程中的載重量從最初的5噸(44. 5kN)增加至完成后的10噸(89. OkN)。因?yàn)榘舻闹睆綖镮英寸(2. 54cm)，這些載重量轉(zhuǎn)化成12. 7ksi (87. 6MPa)和25. 5ksi (175. 8MPa)的拉張應(yīng)力。部件在因溫度控制失敗而停止的先前的加熱周期中還經(jīng)歷了伸長(zhǎng)。矯直之后的總測(cè)量伸長(zhǎng)是1. 31英寸(3. 327cm)。 小心地清潔熱電偶安裝點(diǎn)附近的第二棒(序列號(hào)#2)，并且安裝熱電偶并且檢查其明顯的缺陷。第二棒被加熱至900° F(482.2° C)的目標(biāo)設(shè)定值。TC#1記錄了 973° F(522.8° C)的溫度，而 TC#0 和 TC#2 分別記錄了 只有 909 ° F(487.2° C)和911° F(488.3° C)的溫度。如圖6所示，另外兩個(gè)熱電偶良好地追蹤TC#1直至大約700° F(371. 1° C)，在這一點(diǎn)上觀察到ー些偏差。再一次，安裝熱電偶可能被認(rèn)為是偏差的來(lái)源。這個(gè)部分的總周期時(shí)間是45分鐘。第二棒(序列號(hào)#2)未如針對(duì)第一棒(序列號(hào)#I)所描述的一祥被熱拉伸。圖7的照片示出熱拉伸矯直的棒(序列號(hào)#I和序列號(hào)#2)。在任何5英尺(1. 524m)長(zhǎng)度范圍內(nèi)，棒離直線的偏差為0.094英寸(2.387mm)。在熱拉伸矯直過(guò)程中，序列號(hào)#1的棒被加長(zhǎng)了1. 313英寸(3. 335cm)，并且序列號(hào)#2的棒被加長(zhǎng)了 2. 063英寸(5. 240cm)。實(shí)施例4棒序列號(hào)#1和序列號(hào)#2在根據(jù)實(shí)施例3的熱拉伸矯直之后的化學(xué)與實(shí)施例2的1.875英寸(47. 625mm)的棒的化學(xué)相比較。實(shí)施例3的棒由與矯直的棒序列號(hào)#1和序列號(hào)#2相同的熱度生成。表I呈現(xiàn)化學(xué)分析的結(jié)果。表I
權(quán)利要求
1.一種用于矯直選自金屬和金屬合金中之一的時(shí)效硬化金屬形式的方法，所述方法包括將時(shí)效硬化金屬形式加熱至矯直溫度，其中所述矯直溫度在以下矯直溫度范圍內(nèi)從所述時(shí)效硬化金屬形式的O. 3個(gè)開(kāi)氏熔化溫度(O. 3TJ至低于被用于硬化所述時(shí)效硬化金屬形式的時(shí)效溫度25。F(13. 9°C )；向所述時(shí)效硬化金屬形式施加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)力達(dá)足以伸長(zhǎng)并且矯直所述時(shí)效硬化金屬形式以提供矯直的時(shí)效硬化金屬形式的時(shí)間，其中在任何5英尺長(zhǎng)度(152.4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，所述矯直的時(shí)效硬化金屬形式偏離直線不大于O. 125英寸(3. 175mm);以及冷卻所述矯直的時(shí)效硬化金屬形式，同時(shí)向所述矯直的時(shí)效硬化金屬形式施加冷卻拉張應(yīng)力，其中所述冷卻拉張應(yīng)力足以平衡所述合金中的熱冷卻應(yīng)力并且維持在所述矯直的時(shí)效硬化金屬形式的任何5英尺長(zhǎng)度(152.4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)離直線的偏差不大于O.125 英寸(3. 175mm)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述伸長(zhǎng)應(yīng)力是所述時(shí)效硬化金屬形式在所述矯直溫度下的屈服應(yīng)力的至少20%，并且不等于或大于所述屈服應(yīng)力。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述矯直的時(shí)效硬化金屬形式的任何5英尺長(zhǎng)度 (152. 4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，所述矯直的時(shí)效硬化金屬形式偏離直線不大于O. 094英寸 (2. 388mm)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述矯直的時(shí)效硬化金屬形式的任何10英尺(304.8cm)長(zhǎng)度范圍內(nèi)，所述矯直的時(shí)效硬化金屬形式偏離直線不大于O. 25英寸 (6. 35mm)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述時(shí)效硬化金屬形式包含選自由以下組成的組的材料鈦合金、鎳合金、招合金以及鐵基合金。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述時(shí)效硬化金屬形式是選自由以下組成的組的形式鋼坯、鋼錠、圓鋼、方鋼、擠壓件、管件、管材、板坯、片材以及板材。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述矯直溫度在以下范圍內(nèi)從低于被用于硬化所述時(shí)效硬化金屬形式的所述時(shí)效硬化溫度200° Fdll. rc)至低于被用于硬化所述時(shí)效硬化金屬形式的所述時(shí)效硬化溫度25。F(13. 9°C )。
8.一種用于矯直經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的方法，所述方法包括將經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式加熱至矯直溫度，其中所述矯直溫度包括在以下矯直溫度范圍內(nèi)的在α+β相場(chǎng)中的矯直溫度低于所述經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的β轉(zhuǎn)變溫度1100° F(611. rc )至低于所述經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的時(shí)效硬化溫度25。F(13. 9°C );向所述經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式施加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)力達(dá)足以伸長(zhǎng)并且矯直所述經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式以提供矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的時(shí)間，其中在任何5英尺長(zhǎng)度(152.4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，所述矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式偏離直線不大于O. 125英寸(3. 175mm);以及冷卻所述矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式，同時(shí)向所述矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式施加冷卻拉張應(yīng)力；其中所述冷卻拉張應(yīng)力足以平衡所述矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式中的熱冷卻應(yīng)力并且維持在所述矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的任何5英尺長(zhǎng)度 (152. 4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)離直線的偏差不大于O. 125英寸(3. 175mm)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中在施加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)力并且冷卻之后，在所述矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的任何5英尺長(zhǎng)度(152.4cm)或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，所述矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式偏離直線不大于O. 094英寸(2. 388mm)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中在所述矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的任何10英尺(304. 8cm)長(zhǎng)度范圍內(nèi)，所述矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式偏離直線不大于O. 25英寸(6. 35mm)。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式是選自由以下組成的組的形式鋼坯、鋼錠、圓鋼、方鋼、擠壓件、管件、管材、板坯、片材以及板材。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中加熱包括以從500°F/min(277. 8°C/min)至 1000° F/min(555.6°C/min)的加熱速率來(lái)加熱。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述被用于硬化所述經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的時(shí)效硬化溫度在以下范圍內(nèi)低于所述鈦合金的β轉(zhuǎn)變溫度500° F(277.8°C)至低于所述鈦合金的所述β轉(zhuǎn)變溫度900° F(5000C )。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述矯直溫度在以下矯直溫度范圍內(nèi)低于所述經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的所述時(shí)效硬化溫度200° Fdll. rc )至低于所述經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的所述時(shí)效硬化溫度25。F(13. 9V )。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其中冷卻包括冷卻至最終溫度，在所述最終溫度下能夠去除所述冷卻拉張應(yīng)力而不會(huì)改變所述矯直的經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式離直線的所述偏差。
16.如權(quán)利要求8所述的方法，其中冷卻包括冷卻至不大于250°F(121. TC )的最終溫度。
17.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述鈦合金形式包含近α鈦合金。
18.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述鈦合金形式包含選自由以下組成的組的合金 T1-8Al-lMo-lV 合金(UNS R54810)和 T1-6Al-2Sn-4Zr_2Mo 合金(UNS R54620)。
19.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述鈦合金形式包含α+β鈦合金。
20.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述鈦合金形式包含選自由以下組成的組的合金 T1-6A1-4V 合金(UNS R56400)、Ti_6Al_4V ELI 合金(UNSR56401)、T1-6Al-2Sn-4Zr_6Mo 合金(UNS R56260)、T1-5A1-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr 合金(UNS R58650)以及 T1-6Al-6V_2Sn 合金 (UNS R56620)。
21.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述鈦合金形式包含β鈦合金。
22.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述鈦合金形式包含選自由以下組成的組的合金T1-10V-2Fe-3Al 合金(UNS56410)、T1-5Al-5V-5Mo_3Cr 合金(UNS 未指定)、 T1-5Al-2Sn-4Mo-2Zr-4Cr 合金(UNS R58650)以及 Ti_15Mo 合金(UNS R58150)。
23.如權(quán)利要求8所述的方法，其中矯直之后的所述經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式的 屈服強(qiáng)度和極限拉張強(qiáng)度在所述經(jīng)固溶處理和時(shí)效的鈦合金形式矯直之前的屈服強(qiáng)度和極限拉張強(qiáng)度的5%以內(nèi)。
全文摘要
一種用于矯直經(jīng)固溶處理和時(shí)效(STA)的鈦合金形式的方法包括將STA鈦合金形式加熱至矯直溫度，所述矯直溫度比時(shí)效硬化溫度低至少25°F，并且施加伸長(zhǎng)拉張應(yīng)力達(dá)足以伸長(zhǎng)并且矯直所述形式的時(shí)間。所述伸長(zhǎng)拉張應(yīng)力是在所述矯直溫度下的屈服應(yīng)力的至少20%，并且不等于或大于所述屈服應(yīng)力。在任何5英尺長(zhǎng)度或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)，矯直的形式偏離直線不大于0.125英寸。冷卻所述矯直的形式，同時(shí)施加平衡所述鈦合金形式中的熱冷卻應(yīng)力的冷卻拉張應(yīng)力，從而維持在任何5英尺長(zhǎng)度或更短長(zhǎng)度范圍內(nèi)離直線的偏差不大于0.125英寸。
文檔編號(hào)B21D3/00GK103025907SQ201180035819
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者D.J.布萊恩 申請(qǐng)人:Ati資產(chǎn)公司