本发明涉及一种高强度高塑性钛合金的制备方法，属于钛合金技术领域。
背景技术：
钛合金因具有比强度高、耐蚀、耐热性强等许多优点，在各个领域中的应用越来越广泛。随着钛合金应用领域的不断拓展，对高强度高塑性钛合金的需求和要求不断提高。目前，研究者采用多种方法提高钛合金强度和塑性。采用合金化方法，添加mo、cr、v、ta、mn、fe、al等元素，并调整元素含量配比，可提高钛合金综合性能，但成分改变不仅增加钛合金生产成本，同时使工艺难度增大。采用多重退火、淬火及时效处理等热处理工艺，可调控钛合金组织状态，改变组织中不同物相的含量、形态、尺寸、分布等，进而影响材料强塑性，这一方法多是对材料成品进行离线后处理，生产工艺流程延长。利用高温形变过程产生的回复再结晶现象，细化晶粒度，可提高钛合金强度和塑性，然而在一些重要应用场合，这一方法获得的钛合金的强塑性仍不够理想，无法满足使用要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高强度高塑性钛合金的制备方法，以解决传统工艺方法生产的钛合金强度和塑性不足的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高强度高塑性钛合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)高温变形：对钛合金在不高于β转变温度tβ的情况下进行变形；
(2)稳定化处理：钛合金在高温变形后，冷却，并等温处理；
(3)水淬处理：钛合金稳定化处理后进行水淬处理；
(4)时效处理：水淬处理后的钛合金进行时效处理，空冷。
优选的，步骤(1)中，变形温度控制在β转变温度tβ以下15℃温度区间，即tβ-15℃～tβ；变形时的应变速率控制在3s-1以内。
优选的，步骤(2)中，稳定化处理时，温度控制在β转变温度tβ以下80℃～150℃温度区间，即tβ-150℃～tβ-80℃；等温处理时间为0.5～6h。
优选的，步骤(3)中，稳定化处理后快速水淬。
优选的，步骤(4)中，时效处理的温度为400～600℃；时间为2～4h。
有益效果：本发明提供了一种高强度高塑性钛合金的制备方法，在不改变材料化学成分的前提下，利用钛合金在线形变复合热处理技术，控制钛合金制备过程关键环节和工艺参数，同时实现钛合金高强度和高塑性。通过高温变形并控制其工艺参数，利用该过程产生的形变诱导/增强β相变作用，显著细化钛合金晶粒度。通过高温稳定化及水淬处理，使合金元素重新分配，调控组织中不同组成相的稳定性及比例。利用时效处理，使组织中的不稳定相发生相变，调控组织状态。采用本发明提供的方法，提高了钛合金强度和塑性，克服了普通形变和热处理工艺流程长、不经济的缺点，解决了传统工艺方法生产的钛合金难以满足特殊场合对高强塑性要求的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1：
(1)tc4钛合金名义β转变温度约990℃左右，对tc4钛合金985℃左右进行高温变形，应变速率2s-1左右；
(2)tc4钛合金高温变形后，冷却至900℃左右等温1h；
(3)对稳定化处理后的tc4钛合金快速水淬；
(4)对水淬后tc4钛合金在600℃时效2h，空冷至室温。
采用上述步骤生产的tc4钛合金棒线材抗拉强度达到1210mpa，延伸率达到10.2％。
实施例2：
(1)对tc4钛合金在980℃左右进行高温变形，应变速率为0.1s-1；
(2)tc4钛合金高温变形后，冷却至870℃左右，等温3h；
(3)对稳定化处理后的tc4钛合金快速水淬；
(4)对水淬后tc4钛合金在500℃时效3h，空冷至室温；
采用上述步骤生产的tc4钛合金棒线材抗拉强度达到1232mpa，延伸率达到9.7％。
实施例3：
(1)对tc4钛合金在975℃左右进行高温变形，应变速率为0.001s-1；
(2)tc4钛合金高温变形后，冷却至840℃左右，等温6h；
(3)对稳定化处理后的tc4钛合金快速水淬；
(4)对水淬后tc4钛合金在400℃时效4h，空冷至室温。
采用上述步骤生产的tc4钛合金棒线材抗拉强度达到1196mpa，延伸率达到10.5％。
实施例4：
(1)tc3钛合金名义β转变温度约965℃左右，对tc3钛合金960℃左右进行变形，应变速率为2s-1；
(2)tc3钛合金高温变形后，冷却至860℃左右，等温2h；
(3)对稳定化处理后的tc3钛合金快速水淬；
(4)对水淬后tc3钛合金在550℃时效2h，空冷至室温。
采用上述步骤生产的tc3钛合金棒线材抗拉强度达到905mpa，延伸率达到10.7％。
实施例5：
(1)对tc3钛合金955℃左右进行变形，应变速率为1s-1；
(2)tc3钛合金高温变形后，冷却至830℃左右，等温4h；
(3)对稳定化处理后的tc3钛合金快速水淬；
(4)对水淬后tc3钛合金在500℃时效3h，空冷至室温。
采用上述步骤生产的tc3钛合金棒线材抗拉强度达到926mpa，延伸率达到9.8％。
实施例6：
(1)对tc3钛合金960℃左右进行变形，应变速率为0.5s-1；
(2)tc3钛合金高温变形后，冷却至870℃左右，等温1h；
(3)对稳定化处理后的tc3钛合金快速水淬；
(4)对水淬后tc3钛合金在450℃时效4h，空冷至室温。
采用上述步骤生产的tc3钛合金棒线材抗拉强度达到965mpa，延伸率达到9.3％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。