本公开的实施例涉及高强韧钛合金，具体地，涉及一种亚稳β钛合金多层级α组织调控方法。
背景技术：
1、亚稳β钛合金由于其高比强度、低模量、良好的疲劳性能和优异的加工性能被广泛用于制造飞机主承力构件。该类合金含有较高含量的β稳定元素，抑制了淬火冷却过程中α相的析出，从而将亚稳态的β基体保留至室温，在随后的时效过程中，高浓度的β稳定化元素使β基体上析出细小且弥散分布的α相，产生显著的强化效果。通过调整α相的尺寸、形貌等可以提升该类合金的强度至1400mpa以上，但与此同时显著降低塑性和韧性，造成高强度条件下的强塑性不匹配。同时析出α相的尺寸、形貌等对成分、热加工工艺范围较为敏感，不利于高强钛合金获得稳定性能。
2、近年来多层级α组织被证明是一种能够打破亚稳β钛合金强塑性不匹配问题的策略，但大多工艺复杂，对设备要求高，或仅适用于特定成分合金，难以得到实际应用。因此，如何通过工业可行的热机械加工和热处理工艺构筑多层级α组织，在提高强度的同时保留一定的塑性成为亟需解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有问题，本公开提供一种通过热轧和热处理相结合制备多层级α组织的方法，该方法适用多种成分亚稳β钛合金，加工窗口较宽，对设备要求低，能够耦合初生相和不同尺寸及间距的次生相，使亚稳β钛合金具有较高强度的同时保留一定塑性。
2、本公开通过以下技术方案实现：
3、根据本公开的内容，提供了一种亚稳β钛合金多层级α组织调控方法，包括如下步骤：
4、步骤1：合金坯料均匀化：亚稳β钛合金在其β相变点附近(tβ±50℃)固溶；
5、步骤2：热轧：对步骤1得到的坯料进行多道次轧制变形，其中单道次变形量10～30％，每1～2道次轧制后在轧制温度下保温1～10min，直至合金总下压量达70％～95％后冷却至室温；
6、步骤3：退火：步骤2所得到的坯料在tβ-40℃～tβ温度范围内退火2～120min后冷却至室温；或先在tβ-80℃～tβ-40℃温度范围退火20～120min，再在tβ-40℃～tβ温度范围内退火2～120min后冷却至室温；
7、步骤4：时效：步骤3所得坯料在tβ-350℃～tβ-210℃温度范围内时效4～12h后得到多层级α组织。
8、作为本公开的进一步说明，步骤1中的均匀化时间不少于30min，确保形成全β等轴组织或含有少量初生相的β等轴组织。
9、作为本公开的进一步说明，步骤2中的轧制温度控制在tβ±40℃内，若轧制温度处于β单相区，则每1～2道次轧制后的保温时间不超过2min。
10、作为本公开的进一步说明，步骤3中退火需保证形成未完全再结晶组织，保留部分亚结构，以确保后续时效过程中多层级、多形态α组织的形成。
11、作为本公开的进一步说明，当热轧温度较低或轧制变形量较大时，先在tβ-80℃～tβ-40℃温度范围内退火能够保证发生部分再结晶，消耗部分位错和形变储能，然后在tβ-40℃～tβ温度范围内退火能够保证形成较为细小均匀组织的同时避免β晶粒在单步退火时迅速长大或发生完全再结晶。
12、作为本公开的进一步说明，步骤4中的时效需保证形成含有不同间距和尺寸次生αs相的形貌，避免温度过低形成均匀细密的次生相导致塑性降低。
13、与现有技术相比，本公开技术方案具有以下有益的技术效果：
14、本发明提供了一种亚稳β钛合金多层级α组织调控及获得强塑性匹配的方法。该方法通过在相变点附近多道次热轧形成片层流线组织并获得足够高的形变储能，然后在两相区上方温度退火发生部分再结晶，保留部分αp相的同时形成异质β结构，主要包括完全再结晶等轴β晶粒、含有残余位错的拉长变形β晶粒和部分再结晶β亚晶，最后时效获得多层级α组织并实现强塑性匹配。由于非均匀的异质β组织不同区域之间状态差异，时效后完全再结晶等轴β晶粒内形成片层αl相，其长度大于2μm且长径比较大，αl片层间距较宽；而在含有残余位错的拉长β晶粒和部分再结晶β亚晶区域形成针状αs相和不连续晶界αgb相，其中αs长度小于2μm且分布密集，片层间距较小。这种多尺度、多形貌的层级组织在变形过程中与位错交互有利于应变分配，进而获得优异性能。
15、本发明提供的亚稳β钛合金多层级α组织包括等轴αp相、片层αl相、细密αs相和不连续的αgb相，该组织利用了多尺度、多形貌组织与位错的不同交互作用，在变形过程中产生明显应变分配，进而在保证强度(uts>1300mpa)的同时保留一定塑性(el>5％)，避免了高强钛合金强塑性不匹配的问题。同时本发明工艺对设备要求较低，适用于多种成分的亚稳β钛合金，加工窗口较宽，在工业领域有一定应用前景。
1.一种亚稳β钛合金多层级α组织调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中的均匀化时间不少于30min，确保形成全β等轴组织或含有少量初生相的β等轴组织。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中的轧制温度控制在tβ±40℃内，若轧制温度处于β单相区，则每1～2道次轧制后的保温时间不超过2min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中退火需保证形成未完全再结晶组织，保留部分亚结构。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中的时效需保证形成含有不同间距和尺寸次生αs相的形貌。
