본 발명은 균일한 조성의 Ti-6Al-4V 티타늄 합금 잉곳을 선택하고, 이를 β 변태 온도 이상으로 가열 및 유지한 후, 1회 업세팅 및 드로잉 단조를 수행하는 단계를 포함한다. 이어서, β 변태 온도 이하로 가열 및 유지한 후, 여러 차례 직선 드로잉 단조를 수행하고, β 변태 온도 이하로 가열 및 유지한 후, 1회 또는 2회 롤링을 통해 봉 블랭크를 성형하고, 마지막으로 얻어진 봉 블랭크를 열처리, 교정 및 연마하여 Ti-6Al-4V 티타늄 합금 미세 결정립 봉 재료를 얻는다. 본 발명은 단조 및 롤링 공정의 조합과 낮은 변형 온도 및 단일 가열 대변형을 결합하여 봉 재료의 미세 구조를 제어하는 것을 실현한다. 본 발명의 방법을 이용하여 Ti6Al4V 티타늄 합금 미세 결정립 봉재를 제조하면, 기존 공정(반복 압축)보다 공정 시간이 짧고 비용이 저렴하며, 미세하고 균일한 횡방향 미세 구조 결정립을 안정적으로 얻을 수 있어 ETTC2 등급 차트 A1-A3 등급을 충족하고 모든 성능이 관련 표준 요구 사항을 만족합니다.
Ti6Al4V는 저밀도, 적절한 강도, 높은 피로 강도 및 우수한 내식성을 특징으로 하는 대표적인 2상 티타늄 합금입니다. 항공, 우주 및 생물 의학 분야에 널리 사용됩니다. Ti6Al4V 티타늄 합금은 1954년에 성공적으로 개발되었으며 현재 전 세계적으로 보편적으로 사용되는 티타늄 합금으로, 전체 티타늄 합금 생산량의 50%, 모든 티타늄 합금 가공 부품의 90%를 차지합니다. 현재 가장 널리 사용되는 티타늄 합금입니다. Ti6Al4V 티타늄 합금 봉 및 와이어의 전통적인 가공 방법은 비교적 보수적입니다. 일반적으로 반복적인 업세팅 및 단조를 통해 주조 구조의 파쇄 및 미세화를 달성합니다. 봉 및 와이어의 미세 구조는 ETTC2 표준 차트의 A1-A9 등급을 충족해야 하는데, 이는 다소 거친 편입니다.
최근 제품 응용 연구가 심화됨에 따라 부품 원자재에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있습니다. Ti6Al4V 티타늄 합금이 미세하고 균일하게 분산된 α+β 상을 가질 때, 상온에서 봉의 종합적인 특성이 우수하고 높은 피로 강도와 우수한 손상 허용 오차를 갖는 것으로 일반적으로 알려져 있습니다. Ti6Al4V 티타늄 합금의 전통적인 공정은 널리 사용되고 있지만, 특히 대량 생산의 경우, 기존의 준비 방법으로는 미세하고 균일한 횡방향 및 종방향 구조를 가진 봉 제품을 생산하기 어렵고, 안정성 관리가 더욱 어려워집니다.
본 발명의 Ti6Al4V 티타늄 합금 미세 결정립 봉재 제조 방법은 고압 유압 프레스 단조와 롤링을 조합하고, 낮은 변형 온도와 단일 화염 대변형을 적용하여 재료의 미세 구조를 제어하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 Ti6Al4V 티타늄 합금 미세 결정립 봉재 제조 방법은 기존 공정(반복 업세팅)보다 공정 시간이 짧고 비용이 절감된다. 또한, 횡방향 미세 구조의 결정립이 미세하고 균일하여 ETTC2 등급 차트 A1-A3 등급을 충족하며, 모든 성능 매개변수가 관련 표준의 요구 사항을 만족한다.
직경 ≤ Φ37mm인 Ti6Al4V(ELI 함유) 티타늄 합금 미세 결정립 봉재를 제조하는 데 사용되는 Ti-6Al4V 티타늄 합금 미세 결정립 봉재의 제조 방법은 구체적으로 다음과 같은 단계를 포함한다: 균일한 조성의 Ti6Al4V 티타늄 합금 잉곳을 선택하여 박스형 저항로에 넣고, β 변태 온도 이상인 170℃~200℃로 가열하며, 최단 유지 시간은 (여기서 R坯는 가열된 잉곳의 반경(mm)임)이고, 단조비 1.8~2.4, 누적 변형률 63%~70%로 1회 업세팅 및 드로잉 단조를 수행한다. 1단계에서 얻은 봉형 빌릿을 박스형 저항로에서 β 변태 온도 이하인 50℃~70℃로 가열하고, 최단 유지 시간을 최장 유지 시간으로 설정한 후, 40%~65%의 1회 점화 변형률과 93% 이상의 누적 변형률이 되도록 여러 차례 직선 인발 단조를 실시한다. 단조된 빌릿을 박스형 저항로에서 80℃~100℃로 β 변태 온도 이하로 가열하고, 58% 이상의 1회 점화 변형률과 80% 이상의 누적 변형률이 되도록 1~2회 압연을 실시한다. 가공된 봉형 빌릿을 700℃~750℃에서 1~2시간 동안 가열한 후 공랭하여 열처리하고, 곧게 펴고 연마하여 Ti6Al4V 티타늄 합금 미세 결정립 봉형 소재를 얻습니다.
고압 프레스를 이용한 단조 및 압연 공정을 결합하고, 낮은 변형 온도와 소성 주기당 큰 변형률을 적용함으로써 봉형 소재의 미세 구조를 제어할 수 있습니다. 기존의 Ti6Al4V 티타늄 합금 잉곳은 β 변태 온도 이상에서 반복적인 압축 및 미세 구조 파쇄를 거친 후, β 변태 온도보다 30℃~40℃ 낮은 온도에서 후속 열간 가공을 통해 봉형 소재를 가공하며, 그 결과물인 제품의 미세 구조는 ETTC2 등급 차트의 A1~A7 등급만 충족할 수 있습니다. 본 발명의 방법을 이용하여 Ti-6Al-4V 티타늄 합금의 미세 결정립 봉을 제조하면, 기존 공정(반복 압축)보다 공정 시간이 짧고, 효율이 높으며, 비용이 절감됩니다. 횡단면 미세구조는 미세하고 균일한 결정립을 가지며, ETTC2 등급표의 A1~A3 등급을 충족하고, 모든 성능이 관련 표준의 요구 사항을 만족합니다.
