CN104674145A - Tc17钛合金表面硬化处理方法 - Google Patents

Tc17钛合金表面硬化处理方法 Download PDF

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李淼泉
刘印刚
李慧敏
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon

Abstract

本发明公开了一种TC17钛合金表面硬化处理方法，用于解决现有方法处理的钛合金表面硬度低的技术问题。技术方案是首先在热处理炉中对TC17钛合金进行退火处理，再将退火处理后的TC17钛合金浸于酒精中进行超声清洗；将处理后的TC17钛合金放入喷丸室，采用ASH230弹丸对钛合金研磨表面进行喷丸处理。本发明通过对去应力退火处理的TC17钛合金表面进行持续高速弹丸冲击，使TC17钛合金表面发生剧烈塑性变形，由于晶粒显著细化和残余压应力的引入，从而使TC17钛合金表面硬度较基体硬度显著提高。经测试，TC17钛合金表面硬度较基体硬度的提高程度由背景技术的18％提高到43.0％～43.9％。

Description

TC17钛合金表面硬化处理方法
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钛合金表面硬化处理方法。
背景技术
钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀性好等特点，广泛应用于航空航天等领域。作为一种高性能轻量化合金，其具有广阔的应用前景。但由于钛合金摩擦系数大、耐磨性差、高温易氧化等缺点，表现出较差的耐磨性能，严重影响了其使用性能和应用范围。钛合金的磨损失效现象大都发生在其构件表面，因此采用表面处理技术改善其表面的耐磨性能，对提高其使用的安全可靠性，具有十分重要的意义。一般而言，材料的硬度与其耐磨性能正相关，提高材料的耐磨性能则须提高其硬度。
文献1“X.F.Nie,W.F.He,S.L.Zang,et al.Effect study and application to improve highcycle fatigue resistance of TC11titanium alloy by laser shock peening with multipleimpacts.Surface&Coatings Technology,2014；253:68-75”报道了采用多道次激光冲击处理TC11钛合金表面，并研究了处理后TC11钛合金的表面硬度。结果发现表面最大硬度为416HV0.5，较基体提高了18％。
上述处理方法成功实现了钛合金的表面硬化，但是采用上述方法处理的钛合金表面硬度较基体硬度提高较小，最大为18％。
发明内容
为了克服现有方法处理的钛合金表面硬度低的不足，本发明提供一种TC17钛合金表面硬化处理方法。该方法首先在热处理炉中对TC17钛合金进行退火处理，再将退火处理后的TC17钛合金浸于酒精中进行超声清洗；将处理后的TC17钛合金放入喷丸室，采用ASH230弹丸对钛合金研磨表面进行喷丸处理。本发明通过对去应力退火处理的TC17钛合金表面进行持续高速弹丸冲击，使TC17钛合金表面发生剧烈塑性变形，由于晶粒显著细化和残余压应力的引入，从而使TC17钛合金表面硬度较基体硬度显著提高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种TC17钛合金表面硬化处理方法，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)将退火处理后的TC17钛合金浸于酒精中进行超声清洗；
(3)将TC17钛合金放入喷丸室，调整喷枪与钛合金的相对位置，使其在喷枪行进方向上水平相距10～15mm；
(4)采用ASH230弹丸对钛合金研磨表面进行喷丸处理，具体工艺参数为：空气压力0.35～0.45MPa，喷丸时间15～30min。
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，再将退火处理后的TC17钛合金浸于酒精中进行超声清洗；将处理后的TC17钛合金放入喷丸室，采用ASH230弹丸对钛合金研磨表面进行喷丸处理。本发明通过对去应力退火处理的TC17钛合金表面进行持续高速弹丸冲击，使TC17钛合金表面发生剧烈塑性变形，由于晶粒显著细化和残余压应力的引入，从而使TC17钛合金表面硬度较基体硬度显著提高。经测试，TC17钛合金表面硬度较基体硬度的提高程度由背景技术的18％提高到43.0％～43.9％。
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钛合金表面硬化处理方法实例1处理的TC17钛合金表面显微硬度随深度变化图。
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)将退火处理后的TC17钛合金浸于酒精中进行超声清洗；
(3)将TC17钛合金放入喷丸室，调整喷枪与钛合金的相对位置，使其在喷枪行进方向上水平相距15mm；
(4)采用ASH230弹丸对钛合金研磨表面进行喷丸处理，具体工艺参数为：空气压力0.35MPa，喷丸时间30min。
从图1可以看出，经过处理后TC17钛合金表层显微硬度呈梯度变化，随深度的增大而逐渐减小，直至深度增大至100μm时趋于稳定值；同时表面显微硬度增大至629HV0.02，相对于基体显微硬度440HV0.02显著提高，从而证明实例1成功实现了TC17钛合金的表面硬化。
经测试，本实施例处理的TC17钛合金表面硬度较基体硬度的提高程度为43.0％。
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580℃，保温时间1.2h，炉冷至室温；
(2)将退火处理后的TC17钛合金浸于酒精中进行超声清洗；
(3)将TC17钛合金放入喷丸室，调整喷枪与钛合金的相对位置，使其在喷枪行进方向上水平相距10mm；
(4)采用ASH230弹丸对钛合金研磨表面进行喷丸处理，具体工艺参数为：空气压力0.45MPa，喷丸时间15min。
经测试，本实施例处理的TC17钛合金表面硬度较基体硬度的提高程度为43.9％。
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600℃，保温时间1h，炉冷至室温；
(2)将退火处理后的TC17钛合金浸于酒精中进行超声清洗；
(3)将TC17钛合金放入喷丸室，调整喷枪与钛合金的相对位置，使其在喷枪行进方向上水平相距12mm；
(4)采用ASH230弹丸对钛合金研磨表面进行喷丸处理，具体工艺参数为：空气压力0.40MPa，喷丸时间25min。
经测试，本实施例处理的TC17钛合金表面硬度较基体硬度的提高程度为43.2％。

Claims (1)

1.一种TC17钛合金表面硬化处理方法，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、将退火处理后的TC17钛合金浸于酒精中进行超声清洗；
步骤三、将TC17钛合金放入喷丸室，调整喷枪与钛合金的相对位置，使其在喷枪行进方向上水平相距10～15mm；
步骤四、采用ASH230弹丸对钛合金研磨表面进行喷丸处理，具体工艺参数为：空气压力0.35～0.45MPa，喷丸时间15～30min。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109023185A (zh) * 2018-09-05 2018-12-18 中国航发动力股份有限公司 一种gh80a高温合金零件表层晶粒细化方法
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