TC17钛合金表面处理方法.pdf

本发明公开了一种TC17钛合金表面处理方法，用于解决现有方法处理的钛合金表面粗糙度大的技术问题。技术方案是首先在热处理炉中对TC17钛合金进行退火处理，再采用ASH230弹丸对TC17钛合金进行两次喷丸处理，喷丸过程中通过振动筛和螺旋分离器对弹丸尺寸及弹丸圆整度进行严格控制。经过第一次喷丸处理后，TC17钛合金表面实现了纳米化；经过第二次喷丸处理，采用大尺寸弹丸低速撞击TC17钛合金表面，实现平整第一次喷丸处理表面的目的，从而大幅度降低TC17钛合金的表面粗糙度。经测试，本发明方法处理的TC17钛合金表面粗糙度由背景技术的4.80μm降低到1.89～2.60μm，降低了61％。

权利要求书
1.  一种TC17钛合金表面处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、在热处理炉中对TC17钛合金进行退火处理，处理条件为：加热温度 550～600℃，保温时间1～1.5h，炉冷至室温；
步骤二、采用ASH230弹丸对TC17钛合金进行第一次喷丸处理，具体工艺参数为： 空气压力0.43～0.46MPa，喷丸时间10～15min；
步骤三、采用ASH460弹丸对TC17钛合金进行第二次喷丸处理，具体工艺参数为： 空气压力0.23～0.26MPa，喷丸时间1～5min；
步骤四、喷丸过程中通过振动筛和螺旋分离器对弹丸尺寸及弹丸圆整度进行控制。

说明书TC17钛合金表面处理方法
技术领域
本发明涉及一种钛合金表面处理方法，特别是涉及一种TC17钛合金表面处理方 法。
背景技术
表面纳米化通过引入大塑性变形在金属材料表面制备一定厚度的表面纳米结构， 可显著提高金属材料的表层和整理性能，如力学性能、抗腐蚀性能等性能，被认为是 纳米结构材料领域最有可能实现工业应用的实用技术之一。TC17钛合金是一种富β 两相钛合金，具有强度高、断裂韧度好、淬透性高和锻造温度范围宽等优点，广泛应 用于航空航天等领域。随着航空航天的迅速发展，恶劣的服役环境对TC17钛合金的 性能和使用可靠性提出了更高要求。应用表面纳米化获得的组织结构特性为改善TC17 钛合金的表层和整体性能创造了条件。
文献1“杨磊.高能喷丸表面纳米化后表面粗糙度和损伤的研究.大连交通大学 硕士学位论文.2012,55～58”报道了采用喷丸技术对纯钛和TC4钛合金表面进行处理实 现了其表面纳米化，并表征了纯钛和TC4钛合金表面纳米化后的表面粗糙度。结果发 现该方法获得的表面粗糙度大于4.80μm。
上述制备方法使钛及其合金成功实现表面纳米化，但处理后钛及其合金的表面粗 糙度较大，表面粗糙度最小4.80μm，这将严重制约其表面纳米结构的有效应用。
发明内容
为了克服现有方法处理的钛合金表面粗糙度大的不足，本发明提供一种TC17钛 合金表面处理方法。该方法首先在热处理炉中对TC17钛合金进行退火处理，再采用 ASH230弹丸对TC17钛合金进行两次喷丸处理，喷丸过程中通过振动筛和螺旋分离器 对弹丸尺寸及弹丸圆整度进行严格控制。本发明通过对去应力退火处理的TC17钛合 金进行第一次喷丸处理，使其表面短时发生大应变和高应变速率的剧烈塑性变形，实 现TC17钛合金的表面纳米化；通过对TC17钛合金进行第二次喷丸处理，使大尺寸弹 丸低速撞击TC17钛合金表面，实现平整第一次喷丸处理表面的目的，从而大幅度降 低TC17钛合金的表面粗糙度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种TC17钛合金表面处理方法， 其特点是采用以下步骤：
(1)在热处理炉中对TC17钛合金进行退火处理，处理条件为：加热温度550～600 ℃，保温时间1～1.5h，炉冷至室温；
(2)采用ASH230弹丸对TC17钛合金进行第一次喷丸处理，具体工艺参数为：空 气压力0.43～0.46MPa，喷丸时间10～15min；
(3)采用ASH460弹丸对TC17钛合金进行第二次喷丸处理，具体工艺参数为：空 气压力0.23～0.26MPa，喷丸时间1～5min；
(4)喷丸过程中通过振动筛和螺旋分离器对弹丸尺寸及弹丸圆整度进行控制。
本发明的有益效果是：该方法首先在热处理炉中对TC17钛合金进行退火处理， 再采用ASH230弹丸对TC17钛合金进行两次喷丸处理，喷丸过程中通过振动筛和螺 旋分离器对弹丸尺寸及弹丸圆整度进行严格控制。本发明通过对去应力退火处理的 TC17钛合金进行第一次喷丸处理，使其表面短时发生大应变和高应变速率的剧烈塑性 变形，实现TC17钛合金的表面纳米化；通过对TC17钛合金进行第二次喷丸处理，使 大尺寸弹丸低速撞击TC17钛合金表面，实现平整第一次喷丸处理表面的目的，从而 大幅度降低TC17钛合金的表面粗糙度。经测试，本发明方法处理的TC17钛合金表面 粗糙度由背景技术的4.80μm降低到1.89～2.60μm，降低了61％。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明TC17钛合金表面处理方法实施例1制备的TC17钛合金表面纳米结构 的扫描电镜照片。
图2(a)是本发明TC17钛合金表面处理方法实施例1制备的TC17钛合金表面纳米 结构的透射电镜明场照片；图2(b)是本发明TC17钛合金表面处理方法实施例1制备 的TC17钛合金表面纳米结构的透射电镜暗场照片；图2(c)是本发明TC17钛合金表面 处理方法实施例1制备的TC17钛合金表面纳米结构的透射电镜选区电子衍射照片。
具体实施方式
实施例1。
(1)在热处理炉中对TC17钛合金进行退火处理，处理条件为：加热温度550℃， 保温时间1.5h，炉冷至室温；
(2)采用ASH230弹丸对TC17钛合金进行第一次喷丸处理，具体工艺参数为：空 气压力0.45MPa，喷丸时间12min；
(3)采用ASH460弹丸对TC17钛合金进行第二次喷丸处理，具体工艺参数为：空 气压力0.25MPa，喷丸时间3min；
(4)喷丸过程中通过振动筛和螺旋分离器对弹丸尺寸及弹丸圆整度进行严格控制。
图1本实施例制备的TC17钛合金表面纳米结构的扫描电镜照片，从图1可以看 出，喷丸处理后TC17钛合金表面发生剧烈塑性变形，变形层厚度达到90μm。图2 是本实施例制备的TC17钛合金表面纳米结构的透射电镜照片，从图2可以看出，明 场像和暗场像中晶粒极其细小，同时选区电子衍射花样为连续环状，从而证明本发明 方法使TC17钛合金成功实现表面纳米化。
经测试，本实施例处理的TC17钛合金表面粗糙度Ra为1.89μm。
实施例2。
(1)在热处理炉中对TC17钛合金进行退火处理，处理条件为：加热温度600℃， 保温时间1h，炉冷至室温；
(2)采用ASH230弹丸对TC17钛合金进行第一次喷丸处理，具体工艺参数为：空 气压力0.43MPa，喷丸时间15min；
(3)采用ASH460弹丸对TC17钛合金进行第二次喷丸处理，具体工艺参数为：空 气压力0.23MPa，喷丸时间5min；
(4)喷丸过程中通过振动筛和螺旋分离器对弹丸尺寸及弹丸圆整度进行严格控制。
经测试，本实施例处理的TC17钛合金表面粗糙度Ra为2.60μm。
实施例3。
(1)在热处理炉中对TC17钛合金进行退火处理，处理条件为：加热温度580℃， 保温时间1.2h，炉冷至室温；
(2)采用ASH230弹丸对TC17钛合金进行第一次喷丸处理，具体工艺参数为：空 气压力0.46MPa，喷丸时间10min；
(3)采用ASH460弹丸对TC17钛合金进行第二次喷丸处理，具体工艺参数为：空 气压力0.26MPa，喷丸时间1min；
(4)喷丸过程中通过振动筛和螺旋分离器对弹丸尺寸及弹丸圆整度进行严格控制。
经测试，本实施例处理的TC17钛合金表面粗糙度Ra为2.23μm。