CN104694863A - 一种新型钛合金的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

新型钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr具有良好的断裂韧性和高强度匹配特性，比较适用于机翼和发动机挂架之间连接装置的制造。研制Ti55531合金的热处理工艺方法对合金的性能的影响至关重要。采用传统的热处理制度进行热处理后，对锻件进行理化测试，锻件的抗拉强度和屈服强度和延伸率合格率较低，造成材料和能源的浪费，不能满足客户的需求。本发明通过调整热处理过程中的工艺参数，采用等温退火的工艺方法代替β退火+时效的热处理工艺方法，控制炉冷速率，从而保证了Ti55531合金的一次合格率。与原来的热处理工艺方法相比，节约了大概40%的能源。

Description

一种新型钛合金的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种新型钛合金的热处理技术领域，特别是涉及Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr合金的热处理技术领域。 
背景技术
钛合金因具有比强度高、耐腐蚀性强等优点，近年来已被广泛应用于航空、航天领域，迅速发展成为具有强大生命力的新型关键结构材料，具有非常重要的应用价值和广阔的应用前景。钛合金在飞机上使用可以减轻质量，提高结构效率，降低飞行成本，因此，钛合金在飞机的某些部位逐渐替代了钢、铝合金和镍基高温合金，成为航空工业大型结构件的理想材料。Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr钛合金是一种新型β型钛合金，其名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr（以下简称Ti55531）。这种新型钛合金具有良好的断裂韧性和高强度匹配特性，比较适用于机翼和发动机挂架之间连接装置的制造。为了满足我国航空业的需求，研制Ti55531合金的热处理工艺方法对合金的性能的影响至关重要。 
Ti55531合金传统的热处理的工艺方法是β退火+时效：β退火：在β相变点以上20-60℃，保温至少1个小时，炉冷至650-800℃，保温1-4小时，空冷；时效：在500-670℃，保温至少4小时，空冷。 
采用该热处理制度进行热处理后，抗拉强度和屈服强度均在1200Mpa左右，而合金的延伸率却只有4%左右，一次合格率较低，不能满足客户的需求。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：新型钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr采用传统的热处理方法处理后，锻件的抗拉强度、屈服强度和延伸率一次合格率较低，既不能满足客户的需求，又造成材料和能源的浪费。 
本发明的技术方案是： 
一种新型钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr的热处理工艺方法，其特征在于，采用等温退火的热处理工艺，包括如下步骤， 
步骤1将锻件放入炉内，加热炉升温至750-850℃，保温时间为：H×1.2分钟，其中H为锻件最大截面的最小厚度，单位为mm； 
步骤2升温至β相变点以上10℃至40℃，保温时间为：H×0.6+60分钟， 其中H为锻件最大截面的最小厚度，单位为mm； 
步骤3炉冷，控制炉冷速率，保证在1到3小时内冷却到600-650℃； 
步骤4在600-650℃下，保温时间为：H×1.2+360分钟，其中H为锻件最大截面的最小厚度，单位为mm； 
步骤5锻件出炉空冷，完成热处理工艺。 
本发明的有益效果是：通过调整热处理过程中的工艺参数，采用等温退火的方法代替β退火+时效的热处理工艺方法，控制炉冷速率，从而保证了Ti55531合金的一次合格率。与原来的热处理工艺方法相比，节约了大概40%的能源。 
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的详细说明： 
某Ti55531钛合金实验件，要求性能达到如下表1指标： 
σb（Mpa） σ0.2（Mpa） δ（%） ψ（%） KⅠC
≥1080 ≥965 ≥6 实测 ≥65
表1 
锻件的尺寸：1000×500×100（mm），有效厚度100mm。 
具体等温退火热处理工艺如下： 
第一步 将锻件放入炉内，加热炉全功率升温至800℃，保温时间为120min（锻件的有效厚度100mm×1.2min/mm），以50～60℃/h的速率升温至β相变点以上30℃，保温时间为120min（有效厚度100mm×0.6min/mm+60min）； 
第二步 炉冷，控制炉冷速率，采用炉门开缝的方法，在1小时57分钟内冷却到608℃； 
第三步 在608℃下，保温时间为480min（有效厚度100mm×1.2min/mm+360min），空冷。 
经该热处理工艺热处理后的锻件性能如下表2 
表2 
由上表可知，锻件的抗拉强度均在1110Mpa以上，屈服强度也在1050Mpa以上，延伸率最高能达到9.5%，综合性能明显优于传统工艺。 

Claims (1)

1.一种新型钛合金的热处理方法，其特征在于，采用等温退火的热处理工艺，包括如下步骤，
步骤1将锻件放入炉内，加热炉升温至750-850℃，保温时间为：H×1.2分钟，其中H为锻件最大截面的最小厚度，单位为mm；
步骤2升温至β相变点以上10℃至40℃，保温时间为：H×0.6+60分钟，其中H为锻件最大截面的最小厚度，单位为mm；
步骤3炉冷，控制炉冷速率，保证在1到3小时内冷却到600-650℃；
步骤4在600-650℃下，保温时间为：H×1.2+360分钟，其中H为锻件最大截面的最小厚度，单位为mm；
步骤5锻件出炉空冷，完成热处理工艺。
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