CN107385370B - Ti-44Al-4Nb-4V-0﹒3Mo合金细晶化热处理方法 - Google Patents

Ti-44Al-4Nb-4V-0﹒3Mo合金细晶化热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钛铝合金的热加工处理工艺，特别是Ti‑44Al‑4Nb‑4V‑0.3Mo合金细晶化热处理工艺。Ti‑44Al‑4Nb‑4V‑0.3Mo合金细晶化热处理方法，将Ti‑44Al‑4Nb‑4V‑0.3Mo合金加热到Ti‑44Al合金的α+β两相区后，对其进行等温高温变形，然后空冷，最后将空冷组织进行热处理，最终获得细小均匀的细晶组织，提高了后续钛铝合金的加工能力。

Description

Ti-44Al-4Nb-4V-0﹒3Mo合金细晶化热处理方法
技术领域
本发明涉及一种钛铝合金的热加工处理工艺，特别是Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金细晶化热处理工艺。
背景技术
钛铝合金具有优良的高温抗氧化和抗蠕变能力，优异的750℃以下的高温强度，是航天器蒙皮和发动机机盘的潜在使用材料。但是钛铝合金铸造组织晶粒粗大，不利于力学性能的提高，当前的热机械处理不能获得细小均匀的组织。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：本发明所要解决的技术问题是如何对Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金铸造件进行热处理，从而使该合金获得均匀的细晶组织。
本发明所采用的技术方案是： Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金细晶化热处理方法，按照如下的步骤进行
步骤一、将Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金加热到Ti-44Al合金的α+β两相区后，对其进行等温高温变形，变形量为70%-85%，以获得大的变形存储能；需要严格控制变形量为70%-85%，过大或者过小都不能获得最佳的变形存储能。
步骤二、将变形后的Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金空冷，使Nb、V、Mo固溶到Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金的高温α相中，获得过饱和Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金的α相，获得更大的化学不平衡驱动力；
步骤三、将空冷后的Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金950°C -1000°C的温度内进行热处理，保温时间为30min-90min。
作为一种优选方式：步骤一中的Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金的α+β两相区温度为1200℃-1290℃，加热过程的升温速率为10°C-20°C/min，采用该温度和升温速率能够获得最大的变形存储能。
作为一种优选方式：步骤三中在热处理过程中，发生不连续反应，将Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金中的α2+γ片层组织分解成β+γ组织，从而细化晶粒。该不连续反应是基于最佳的变形存储能而进行的，不连续反应是一种分解反应，能够将钛铝合金中的（α2+γ）片层组织分解成β+γ组织，从而细化晶粒。片层越细小，（α2+γ）→β+γ的分解反应越容易。因此，提高冷却速度（空冷），提高α相的过饱和度，并形成细小的（α2+γ）片层，为不连续反应提供化学驱动力；高温变形，降低原始组织晶粒尺寸，获得大量变形存储能，为不连续反应提供额外驱动力。在一定温度下保温后，在两种驱动力作用下，将（α2+γ）片层分解，形成晶粒细小的β+γ组织，获得细晶组织。
本发明的有益效果是：一、充分利用了过饱和的化学不平衡带来的化学驱动力和变形提供的变形存储能，促进不连续反应的进行，提高了反应速度，降低反应温度；二、充分利用了不连续反应，分解片层晶团，细化组织；三、与粉末冶金工艺相比，铸锭冶金工艺更适用工业化，工艺简单，经济高效。
本发明将通过选择特定温度将热加工和相变结合，利用变形存储能和过饱和带来的化学不平衡促进后续热处理过程中不连续反应的进行，并最终获得细小均匀的细晶组织。
附图说明
图1是实施例1的SEM-BSE图；
图2是实施例2的SEM-BSE图。
具体实施方式
实施例1
1、将Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金加热到1250℃，并进行等温锻造，变形量80%；
2、将变形后的Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金空冷，使Nb、V、Mo固溶到Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金的高温α相中，获得过饱和Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金的α相；
3、将经过步骤二处理的Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金放于950℃的高温炉内保温30min，随炉冷却，保证不连续反应的进行。获得晶粒尺寸小于5μm的细晶钛铝合金组织。
采用扫描电子显微镜下的背散射成像技术(SEM-BSE)放大4000倍检测本方法制备细晶钛铝合金，如图1所示，通过图1可以看出本方法制备的钛铝合金组织非常细小。
实施例2
1、将Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金加热到1200℃，并进行等温锻造，变形量85%；
2、将变形后的Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金空冷，使Nb、V、Mo固溶到Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金的高温α相中，获得过饱和Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金的α相；
3、将经过步骤二处理的Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金放于1000℃的高温炉内保温30min，随炉冷却，保证不连续反应的进行。获得晶粒尺寸小于5μm的细晶钛铝合金组织。
采用扫描电子显微镜下的背散射成像技术(SEM-BSE)放大4000倍检测本方法制备细晶钛铝合金，如图2所示，通过图2可以看出本方法制备的钛铝合金组织非常细小。

Claims (3)

1.Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金细晶化热处理方法，其特征在于：按照如下的步骤进行
步骤一、将Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金加热到Ti-44Al合金的α+β两相区后，对其进行等温高温变形，变形量为70%-85%；
步骤二、将变形后的Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金空冷，使Nb、V、Mo固溶到Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金的高温α相中，获得过饱和Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金的α相；
步骤三、将空冷后的Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金950°C -1000°C的温度内进行热处理，保温时间为30min-90min。
2.根据权利要求1所述的Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金细晶化热处理方法，其特征在于：步骤一中的Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金的α+β两相区温度为1200℃-1290℃，加热过程的升温速率为10°C-20°C/min。
3.根据权利要求1所述的Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金细晶化热处理方法，其特征在于：步骤三中在热处理过程中，发生不连续反应，将Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo合金中的α2+γ片层组织分解成β+γ组织，从而细化晶粒。
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