本發(fā)明涉及一種鈦合金板材的處理工藝，具體涉及一種鈦合金板材變形損傷的修復(fù)處理方法。
背景技術(shù)：
鈦合金因其優(yōu)異的綜合特性而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)在的生活中，已經(jīng)逐漸成為航天領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域、機(jī)械領(lǐng)域必不可少的原料之一。其中醫(yī)療領(lǐng)域中的多種醫(yī)療器械，如醫(yī)用光學(xué)器具、醫(yī)用冷藏器具、醫(yī)用基礎(chǔ)設(shè)備器具等，其中多種組件均由鈦合金板材制成，因此鈦合金的性能與此類器具的使用特性息息相關(guān)。為了更好的增強(qiáng)鈦合金的性能，通常需要對其進(jìn)行冷作強(qiáng)化處理，具體是對鈦合金板材進(jìn)行塑性變形處理，以增強(qiáng)其硬度和強(qiáng)度，但在此處理過程中，通常會造成板材塑性和韌性下降程度較大的問題，為了增強(qiáng)其綜合使用性能，通常還需要對板材進(jìn)行塑性改善處理；此外，在此類板材加工或使用的過程中會出現(xiàn)內(nèi)部裂紋、孔隙等微型損傷，若不進(jìn)行處理會造成變形、斷裂等安全隱患。現(xiàn)階段還沒有一種有效的改善鈦合金板材塑性特性以及損傷修復(fù)的方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提供一種鈦合金板材變形損傷的修復(fù)處理方法。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
一種鈦合金板材變形損傷的修復(fù)處理方法，包括如下步驟：
（1）表面噴砂處理：
將待處理的鈦合金板材放入噴砂機(jī)中進(jìn)行處理，具體是使用型號為0.3~0.5mm的不銹鋼丸拋丸處理10~14min，完成后將鈦合金板材取出備用；
（2）酸洗處理：
將步驟（1）處理后的鈦合金板材放入質(zhì)量濃度為3%的氫氟酸溶液中浸泡處理8~12min，完成后將其取出用去離子水沖洗干凈后晾干備用；
（3）拋光處理：
先用100目砂紙對步驟（2）處理后的鈦合金板材進(jìn)行粗拋光處理，然后再用150目的砂紙對其進(jìn)行細(xì)拋光處理，完成后用去離子水沖洗干凈后晾干備用；
（4）一次脈沖電流處理：
對步驟（3）處理后的鈦合金板材施加脈沖電流處理，控制脈沖電流的周期為80~90μs，控制脈沖電流處理的總持續(xù)時間為900~950μs，并控制電流的密度為3.40~3.80×103a/mm2，在脈沖電流處理處理的同時對鈦合金板材還施加頻率為25~28khz的超聲波處理；
（5）高溫處理：
將步驟（4）處理后的鈦合金板材取出放入加熱爐中，以32~37℃/min的升溫速度將加熱爐內(nèi)的溫度升至740~790℃，然后在此溫度下保溫處理10~15min，最后再以15~20℃/min的降溫速度將鈦合金板材降至常溫備用；
（6）二次脈沖電流處理：
對步驟（5）處理后的鈦合金板材進(jìn)行二次脈沖電流處理，此時控制脈沖電流的周期為50~60μs，控制脈沖電流處理的總持續(xù)時間為600~750μs，并控制電流的密度為2.00~2.40×103a/mm2，在脈沖電流處理處理的同時對鈦合金板材還施加頻率為33~36khz的超聲波處理；
（7）表面常規(guī)處理：
對步驟（6）處理后的鈦合金板材進(jìn)行常規(guī)的清洗、干燥、防腐處理后即完成修復(fù)處理。
進(jìn)一步的，步驟（1）中所述的不銹鋼丸型號為0.4mm。
進(jìn)一步的，步驟（3）中所述的拋光處理中在150目砂紙細(xì)拋光處理后，還利用200目的砂紙進(jìn)行一次精拋光處理操作。
進(jìn)一步的，步驟（4）、步驟（6）中所述的脈沖電流波形是阻尼衰減波包，由電容器放電產(chǎn)生。
進(jìn)一步的，步驟（4）中所述的脈沖電流密度為3.60~3.65×103a/mm2，施加的超聲波頻率為26.5~27.0khz。
進(jìn)一步的，步驟（5）中所述的降溫處理采用空冷的方式進(jìn)行降溫。
進(jìn)一步的，步驟（6）中所述的脈沖電流密度為2.20~2.25×103a/mm2，施加的超聲波頻率為34.5~35.0khz。
本發(fā)明具有如下有益效果：
本發(fā)明以鈦合金自身的特性和加工使用中常見的問題為基礎(chǔ)，通過大量的實踐與總結(jié)后，對應(yīng)制得了此處理工藝，能有效的改善鈦合金板材的塑性特性，并能修復(fù)內(nèi)部的裂紋等缺陷。在此處理工藝中，先對鈦合金板材進(jìn)行了表面噴砂、酸洗、拋光處理，可有效去除表面的雜質(zhì)、氧化物等成分，為后續(xù)的處理操作奠定了基礎(chǔ)，接著對鈦合金板材進(jìn)行了一次脈沖電流處理，利用了脈沖電流的繞流效應(yīng)所產(chǎn)生的馬賽克溫度場和壓縮應(yīng)力等，改善和治愈了板材中的顯微裂紋、孔洞等缺陷，在顯微缺陷內(nèi)形成大量的金屬凝固柱狀組織，而在此期間施加的超聲波處理有助于此類組織均勻、致密、快速的分布，進(jìn)一步提升了一次脈沖電流的處理效果，而在鈦合金板材受到的塑性變形程度較大，內(nèi)部缺陷較嚴(yán)重的情況下，單一的脈沖電流操作則無法完全有效的應(yīng)對較為隨機(jī)、分散的細(xì)小缺陷，而此類缺陷若不能被有效改進(jìn)，在板材日常使用時，會不斷擴(kuò)展影響板材的加工、使用性能，之后對鈦合金板材進(jìn)行了高溫處理，此階段在高溫的作用下，金屬原子獲得適量的熱能，以雜質(zhì)或一次脈沖電流處理形成的金屬凝固柱狀組織為核心，形成附著大量更為細(xì)小的晶粒，改善了部分缺陷未能改善的問題，而此方式改善處理后的限位組織與一次脈沖電流處理后的組織間融合不佳，易出現(xiàn)應(yīng)力集中等問題，最后對鈦合金板材進(jìn)行了二次脈沖電流處理，適當(dāng)降低了處理的強(qiáng)度，促進(jìn)了前兩次處理組織的相互結(jié)合，同時又能生成更為細(xì)小的新的金屬凝固柱狀組織，提升了對鈦合金板材的塑性恢復(fù)和顯微缺陷恢復(fù)效果。最終在各步驟的共同配合作用下，本發(fā)明處理方法能有效的實現(xiàn)對鈦合金板材塑性的恢復(fù)，以及裂紋、孔洞等缺陷的修復(fù)，為鈦合金板材的加工和使用特性的維護(hù)和提升提供了一種很好的技術(shù)支持，工藝簡單，推廣價值較高。
具體實施方式
實施例1
一種鈦合金板材變形損傷的修復(fù)處理方法，包括如下步驟：
（1）表面噴砂處理：
將待處理的鈦合金板材放入噴砂機(jī)中進(jìn)行處理，具體是使用型號為0.3mm的不銹鋼丸拋丸處理10min，完成后將鈦合金板材取出備用；
（2）酸洗處理：
將步驟（1）處理后的鈦合金板材放入質(zhì)量濃度為3%的氫氟酸溶液中浸泡處理8min，完成后將其取出用去離子水沖洗干凈后晾干備用；
（3）拋光處理：
先用100目砂紙對步驟（2）處理后的鈦合金板材進(jìn)行粗拋光處理，然后再用150目的砂紙對其進(jìn)行細(xì)拋光處理，完成后用去離子水沖洗干凈后晾干備用；
（4）一次脈沖電流處理：
對步驟（3）處理后的鈦合金板材施加脈沖電流處理，控制脈沖電流的周期為80μs，控制脈沖電流處理的總持續(xù)時間為900μs，并控制電流的密度為3.40~3.50×103a/mm2，在脈沖電流處理處理的同時對鈦合金板材還施加頻率為25khz的超聲波處理；
（5）高溫處理：
將步驟（4）處理后的鈦合金板材取出放入加熱爐中，以32℃/min的升溫速度將加熱爐內(nèi)的溫度升至740~760℃，然后在此溫度下保溫處理10min，最后再以15℃/min的降溫速度將鈦合金板材降至常溫備用；
（6）二次脈沖電流處理：
對步驟（5）處理后的鈦合金板材進(jìn)行二次脈沖電流處理，此時控制脈沖電流的周期為50μs，控制脈沖電流處理的總持續(xù)時間為600μs，并控制電流的密度為2.00~2.20×103a/mm2，在脈沖電流處理處理的同時對鈦合金板材還施加頻率為33khz的超聲波處理；
（7）表面常規(guī)處理：
對步驟（6）處理后的鈦合金板材進(jìn)行常規(guī)的清洗、干燥、防腐處理后即完成修復(fù)處理。
進(jìn)一步的，步驟（3）中所述的拋光處理中在150目砂紙細(xì)拋光處理后，還利用200目的砂紙進(jìn)行一次精拋光處理操作。
進(jìn)一步的，步驟（4）、步驟（6）中所述的脈沖電流波形是阻尼衰減波包，由電容器放電產(chǎn)生。
進(jìn)一步的，步驟（5）中所述的降溫處理采用空冷的方式進(jìn)行降溫。
實施例2
一種鈦合金板材變形損傷的修復(fù)處理方法，包括如下步驟：
（1）表面噴砂處理：
將待處理的鈦合金板材放入噴砂機(jī)中進(jìn)行處理，具體是使用型號為0.4mm的不銹鋼丸拋丸處理14min，完成后將鈦合金板材取出備用；
（2）酸洗處理：
將步驟（1）處理后的鈦合金板材放入質(zhì)量濃度為3%的氫氟酸溶液中浸泡處理12min，完成后將其取出用去離子水沖洗干凈后晾干備用；
（3）拋光處理：
先用100目砂紙對步驟（2）處理后的鈦合金板材進(jìn)行粗拋光處理，然后再用150目的砂紙對其進(jìn)行細(xì)拋光處理，完成后用去離子水沖洗干凈后晾干備用；
（4）一次脈沖電流處理：
對步驟（3）處理后的鈦合金板材施加脈沖電流處理，控制脈沖電流的周期為90μs，控制脈沖電流處理的總持續(xù)時間為950μs，并控制電流的密度為3.60~3.65×103a/mm2，在脈沖電流處理處理的同時對鈦合金板材還施加頻率為26.8khz的超聲波處理；
（5）高溫處理：
將步驟（4）處理后的鈦合金板材取出放入加熱爐中，以37℃/min的升溫速度將加熱爐內(nèi)的溫度升至770~790℃，然后在此溫度下保溫處理15min，最后再以20℃/min的降溫速度將鈦合金板材降至常溫備用；
（6）二次脈沖電流處理：
對步驟（5）處理后的鈦合金板材進(jìn)行二次脈沖電流處理，此時控制脈沖電流的周期為60μs，控制脈沖電流處理的總持續(xù)時間為750μs，并控制電流的密度為2.20~2.25×103a/mm2，在脈沖電流處理處理的同時對鈦合金板材還施加頻率為34.7khz的超聲波處理；
（7）表面常規(guī)處理：
對步驟（6）處理后的鈦合金板材進(jìn)行常規(guī)的清洗、干燥、防腐處理后即完成修復(fù)處理。
進(jìn)一步的，步驟（3）中所述的拋光處理中在150目砂紙細(xì)拋光處理后，還利用200目的砂紙進(jìn)行一次精拋光處理操作。
進(jìn)一步的，步驟（4）、步驟（6）中所述的脈沖電流波形是阻尼衰減波包，由電容器放電產(chǎn)生。
進(jìn)一步的，步驟（5）中所述的降溫處理采用空冷的方式進(jìn)行降溫。
對比實施例1
本對比實施例1與實施例1相比，省去步驟（5）高溫處理，除此外的方法步驟均相同。
對比實施例2
本對比實施例2與實施例2相比，省去步驟（6）二次脈沖電流處理，除此外的方法步驟均相同。
對比實施例3
本對比實施例3與實施例2相比，在步驟（4）一次脈沖電流處理、步驟（6）二次脈沖電流處理中均不進(jìn)行超聲波處理，除此外的方法步驟均相同。
為了對比本發(fā)明效果，選取同一批tc4鈦合金板材作為實驗對象，隨機(jī)分為五組，然后對其進(jìn)行預(yù)塑性變形處理，每組均對應(yīng)分設(shè)為變形量為5.5%和10.5%的兩小組，最后再分別用上述五種方法進(jìn)行處理，并對處理后的鈦合金板材進(jìn)行性能檢測，具體對比數(shù)據(jù)如下表1所示：
表1
由上表1可以看出，本發(fā)明處理方法對于鈦合金板材的塑性恢復(fù)及內(nèi)部損傷的修復(fù)效果較好，可有效改善板材的品質(zhì)，有很好的推廣價值。