CN108559934A - 一种tc6钛合金锻件的深冷处理工艺 - Google Patents

一种tc6钛合金锻件的深冷处理工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN108559934A
CN108559934A CN201810278998.XA CN201810278998A CN108559934A CN 108559934 A CN108559934 A CN 108559934A CN 201810278998 A CN201810278998 A CN 201810278998A CN 108559934 A CN108559934 A CN 108559934A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
titanium alloy
treatment
treatment process
rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810278998.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108559934B (zh
Inventor
周建忠
李京
冯爱新
孙云辉
徐洋洋
孟宪凯
孙奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201810278998.XA priority Critical patent/CN108559934B/zh
Publication of CN108559934A publication Critical patent/CN108559934A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108559934B publication Critical patent/CN108559934B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • 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
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor

Abstract

本发明提供了一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，首先将TC6钛合金棒料加热后进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗的锻造处理；再对锻造后的TC6钛合金锻件进行固溶处理后，然后进行双重低温退火处理，最后进行时效处理；最后，进行深冷处理。本发明不仅改善了TC6钛合金锻件的内部组织结构的均匀性和稳定性，消除热处理过程中产生的热应力，而且在微观组织上可以细化晶粒，引入位错结构，在宏观力学性能上可以有效提高材料的强度和塑性，保持材料的力学稳定性。

Description

一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺
技术领域
本发明涉及深冷处理工艺技术领域，尤其涉及一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺。
背景技术
TC6钛合金是一种具有复杂微观组织结构的双相合金。具有比强度高、抗氧化和耐腐蚀能力强等优点，广泛应用于航空航天关键零部件的制造。在恶劣的服役工况下，钛合金材料很容易发生疲劳断裂、腐蚀损伤以及蠕变失效等。因此进一步提高钛合金的综合力学性能及其稳定性，延长其疲劳寿命成为提高钛合金航空发动机服役性能的关键。
传统的钛合金热处理工艺可以通过改变材料的组织形态、种类、大小及体积分数等，在一定程度上可以使材料获得预期的组织和性能。例如，申请号为201410136849.1的专利提出了一种TC18钛合金的热处理方法。本发明方法首先将TC18钛合金在Tβ-60℃～Tβ-100℃(Tβ为合金β相转变温度)保温2～8h后，采取空冷或水冷冷却至室温；然后将合金在540～600℃时效4～12h，空冷冷却至室温，该方法有效解决了双重退火工艺存在合金强度较低以及固溶-时效工艺难以使合金塑性和韧性满足使用要求的问题；又如申请号为201610794400.3的专利申请提出了一种TC4钛合金锻件的热处理工艺，采用在TC4钛合金锻件相变点之下50℃左右温度下进行固溶处理，冷却方式为水冷，固溶处理后进行760℃～780℃退火，退火空冷后，增加530±10℃下不低于6h时效处理，该发明有效解决了TC4钛合金锻件传统普通退火热处理工艺中初生α相过多、高温持久性能不合格、室温强度过低的问题。但是，这些方法没有考虑在热处理过程中产生的热应力、组织不良等缺陷的问题，这将严重影响材料的综合机械性能。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，从而有效改善TC6钛合金的组织均匀性和稳定性，提高其综合力学性能。
本发明所采用的技术方案如下：
一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；
步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金锻件进行固溶处理后，然后进行双重退火处理，最后进行时效处理；
步骤三：深冷处理：将步骤二得到的TC6钛合金锻件以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温12～24h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以15℃/min的升温速率使温度上升到室温,并在室温下保持2h。
进一步地，所述步骤二中固溶处理的加热温度为900℃，保温3h后立即水淬。
进一步地，所述步骤二中双重退火为两次低温退火，第一次退火：将第二步所得的板材放入加热炉，以200℃/h升温速率使加热炉升温至830±10℃，均热后保温3h，然后空冷2h；第二次退火：将第一次退火后的板材重新加热到650±10℃，升温速率为250℃/h，保温2h后，然后空冷至室温。
进一步地，所述步骤二中时效处理的温度为530℃，保温时间为8h，再以(150±5℃)/h的速率炉冷至室温。
进一步地，步骤三所述的深冷处理工艺重复2～3次。
深冷处理是一种材料整体改性工艺，在传统热处理工艺以及加工变形后进行优化工艺的深冷处理，由于体积收缩效应，材料会发生塑性变形，产生位错强化和析出强化，不仅可以在材料表层引入残余压应力，提高材料的整体强度和表面硬度，获得更好的表面耐磨性，同时在一定程度上可以提高材料的断裂韧性。
本发明针对TC6钛合金组织结构特点和服役工况，提出了一种深冷处理工艺。具体为，锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；热处理：对锻造后的TC6钛合金进行固溶处理后，然后进行退火处理，最后进行时效处理；深冷处理：将步骤一得到的TC6钛合金以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温12～24h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以15℃/min的升温速率使温度上升到室温，并在室温下保持2h，将深冷处理后的TC6钛合金重复所述步骤二的工艺1～2次。
在锻造过程中的镦粗、拔长以及滚圆工艺可以改变TC6钛合金内部组织结构，使整个坯料各处变形均匀；通过深冷处理工艺参数的合理控制，不仅可以消除热处理过程中产生的热应力，同时能有效改善TC6钛合金的组织结构的均匀性和稳定性，在微观组织上可以优化晶粒结构，提高位错密度；在宏观力学性能上可以有效提高材料的强度和塑性，保持材料的力学稳定性。
附图说明
图1是未经本发明处理的TC6钛合金的组织形貌图。
图2是本发明实施例1处理后的TC6钛合金的组织形貌图。
图3是本发明实施例2处理后的TC6钛合金的组织形貌图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明所述的TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，首先将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，锻造处理，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；再对锻造后的TC6钛合金锻件进行固溶处理、双重低温退火处理、时效处理；最后，再进行深冷处理。
实施例1
步骤一：锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗，然后进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸。
步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金进行固溶处理，加热温度为900℃，保温3h后立即水淬，固溶处理后；然后进行双重退火处理，所述双重退火为两次低温退火，第一次退火：将第二步所得的板材放入加热炉，以200℃/h升温速率使加热炉升温至820℃，均热后保温3h，然后空冷2h；第二次退火：将第一次退火后的板材重新加热到640℃，升温速率为250℃/h，保温2h后；然后空冷至室温，最后进行时效处理，时效处理的温度为530℃，保温时间为8h，再以155℃/h的速率炉冷至室温。
步骤三：深冷处理：将步骤二得到的TC6钛合金以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温12h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以155℃/min的升温速率使温度上升到室温，并在室温下保持2h。
步骤四：将深冷处理后的TC6钛合金重复所述步骤三的工艺1次。
实施例2
步骤一：锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗，然后进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸。
步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金进行固溶处理，加热温度为900℃，保温3h后立即水淬，固溶处理后；然后进行双重退火处理，所述双重退火为两次低温退火，第一次退火：将第二步所得的板材放入加热炉，以200℃/h升温速率使加热炉升温至840℃，均热后保温3h，然后空冷2h；第二次退火：将第一次退火后的板材重新加热到660℃，升温速率为250℃/h，保温2h后，然后空冷至室温；最后进行时效处理，时效处理的温度为530℃，保温时间为8h，再以145℃/h的速率炉冷至室温。
步骤三：深冷处理：将步骤二得到的TC6钛合金以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温24h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以15℃/min的升温速率使温度上升到室温，并在室温下保持2h。
步骤四：将深冷处理后的TC6钛合金重复所述步骤二的工艺2次。
图1所示为未经本发明处理的TC6钛合金的微观组织图，晶粒比较粗大，并且晶粒尺寸大小不均。
图2、图3所示分别为经过实施例1和实施例2处理的TC6钛合金的微观组织图，经过处理后的TC6钛合金晶粒细小、并且分布均匀。
TC6钛合金在本发明处理前后力学性能对比，如表1所示；经过对比，充分说明经过本发明所述的处理工艺后，优化了晶粒结构；有效提高了材料的强度和塑性，保持材料的力学稳定性。
表1 TC6钛合金在本发明处理前后性能对比
处理方式 屈服强度/MPa 拉伸强度/MPa 延伸率/％
未处理 883 995 11.2
实施例1处理工艺 1008 1161 13.1
实施例2处理工艺 1027 1206 13.8
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；
步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金锻件首先进行固溶处理，然后进行双重低温退火处理，最后进行时效处理；
步骤三：深冷处理：将步骤二得到的TC6钛合金锻件以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温12～24h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以15℃/min的升温速率使温度上升到室温，并在室温下保持2h。
2.根据权利要求1所述的TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，其特征在于，所述步骤二中固溶处理的加热温度为900℃，保温3h后立即水淬。
3.根据权利要求1所述的TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，其特征在于，所述步骤二中双重低温退火为两次低温退火，第一次退火：将第二步所得的板材放入加热炉，以200℃/h升温速率使加热炉升温至830±10℃，均热后保温3h，然后空冷2h；第二次退火：将第一次退火后的板材重新加热到650±10℃，升温速率为250℃/h，保温2h后，然后空冷至室温。
4.根据权利要求1所述的TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，其特征在于，所述步骤二中时效处理的温度为530℃，保温时间为8h，再以150±5℃/h的速率炉冷至室温。
5.根据权利要求1所述的TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，其特征在于，步骤三所述的深冷处理工艺重复2～3次。
CN201810278998.XA 2018-03-30 2018-03-30 一种tc6钛合金锻件的深冷处理工艺 Active CN108559934B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810278998.XA CN108559934B (zh) 2018-03-30 2018-03-30 一种tc6钛合金锻件的深冷处理工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810278998.XA CN108559934B (zh) 2018-03-30 2018-03-30 一种tc6钛合金锻件的深冷处理工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108559934A true CN108559934A (zh) 2018-09-21
CN108559934B CN108559934B (zh) 2020-02-21

Family

ID=63533633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810278998.XA Active CN108559934B (zh) 2018-03-30 2018-03-30 一种tc6钛合金锻件的深冷处理工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108559934B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109321866A (zh) * 2018-12-12 2019-02-12 中国航空制造技术研究院 一种钛合金梯度结构的制备方法
CN111360199A (zh) * 2020-04-08 2020-07-03 安徽羿维表面工程技术有限公司 合金铸造侧导板合金成分
CN115058673A (zh) * 2022-06-21 2022-09-16 湖南金天钛业科技有限公司 一种调控tc11钛合金力学性能匹配性与一致性的热处理方法
CN115255234A (zh) * 2022-07-28 2022-11-01 广东鸿凯高科有限公司 钛材锻造加工工艺及其在新能源锂电设备核心部件中的应用
CN115679233A (zh) * 2022-09-21 2023-02-03 北京航空材料研究院股份有限公司 一种物理场固态处理铸造钛合金的方法及得到的钛合金
CN116689531A (zh) * 2023-08-09 2023-09-05 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种高强tc4管材的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101343705A (zh) * 2008-08-26 2009-01-14 沈阳铸造研究所 一种高硬度铸造用钛合金及制备方法
CN103114260A (zh) * 2013-01-09 2013-05-22 西安理工大学 一种钨钛合金的深冷处理方法
CN103240575A (zh) * 2013-05-14 2013-08-14 西安北方光电科技防务有限公司 一种用于提高薄片环状钛合金齿轮零件加工精度的方法
CN105624596A (zh) * 2016-03-14 2016-06-01 燕山大学 一种提高tc6钛合金高温抗压性能的方法
CN106367703A (zh) * 2016-08-31 2017-02-01 无锡派克新材料科技股份有限公司 Tc4钛合金锻件的热处理工艺
CN108480418A (zh) * 2018-03-19 2018-09-04 江苏大学 一种高强度tc6钛合金薄板的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101343705A (zh) * 2008-08-26 2009-01-14 沈阳铸造研究所 一种高硬度铸造用钛合金及制备方法
CN103114260A (zh) * 2013-01-09 2013-05-22 西安理工大学 一种钨钛合金的深冷处理方法
CN103240575A (zh) * 2013-05-14 2013-08-14 西安北方光电科技防务有限公司 一种用于提高薄片环状钛合金齿轮零件加工精度的方法
CN105624596A (zh) * 2016-03-14 2016-06-01 燕山大学 一种提高tc6钛合金高温抗压性能的方法
CN106367703A (zh) * 2016-08-31 2017-02-01 无锡派克新材料科技股份有限公司 Tc4钛合金锻件的热处理工艺
CN108480418A (zh) * 2018-03-19 2018-09-04 江苏大学 一种高强度tc6钛合金薄板的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈由红等: "TC6钛合金热处理工艺研究", 《新技术新工艺》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109321866A (zh) * 2018-12-12 2019-02-12 中国航空制造技术研究院 一种钛合金梯度结构的制备方法
CN109321866B (zh) * 2018-12-12 2021-10-29 中国航空制造技术研究院 一种钛合金梯度结构的制备方法
CN111360199A (zh) * 2020-04-08 2020-07-03 安徽羿维表面工程技术有限公司 合金铸造侧导板合金成分
CN115058673A (zh) * 2022-06-21 2022-09-16 湖南金天钛业科技有限公司 一种调控tc11钛合金力学性能匹配性与一致性的热处理方法
CN115255234A (zh) * 2022-07-28 2022-11-01 广东鸿凯高科有限公司 钛材锻造加工工艺及其在新能源锂电设备核心部件中的应用
CN115679233A (zh) * 2022-09-21 2023-02-03 北京航空材料研究院股份有限公司 一种物理场固态处理铸造钛合金的方法及得到的钛合金
CN116689531A (zh) * 2023-08-09 2023-09-05 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种高强tc4管材的制备方法
CN116689531B (zh) * 2023-08-09 2023-10-27 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种高强tc4管材的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108559934B (zh) 2020-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108559934A (zh) 一种tc6钛合金锻件的深冷处理工艺
CN109482796B (zh) 一种TC4钛合金盘锻件的β锻及热处理方法
CN103028912B (zh) 深海采油设备阀座用钢锻件的制造方法
CN103160665B (zh) 页岩气采集压力设备泥浆泵泵缸用钢锻件制造方法
CN105441845B (zh) Tc18钛合金原材料异常组织的锻造工艺
CN103341583B (zh) 超级双相不锈钢大型管板锻件的锻造方法
CN113564504B (zh) 一种对大尺寸gh4738合金锻件进行快速时效的热处理工艺
CN110918845A (zh) 一种提高钛合金棒材成材率的锻造方法
CN112676503A (zh) 一种tc32钛合金大规格棒材锻造加工方法
CN113649503A (zh) 一种航空发动机用高强度β锻钛合金锻件组织控制方法
CN108480418A (zh) 一种高强度tc6钛合金薄板的制备方法
CN112322867A (zh) 提高核电用Cr-Ni-Mo材质大型锻件综合机械性能的热处理工艺
CN104694863A (zh) 一种新型钛合金的热处理方法
CN105935861B (zh) 一种核电用高强塑性奥氏体不锈钢帽螺钉锻件的制备方法
CN113182476B (zh) 一种高强tc11钛合金锻件的制备方法
CN102758161A (zh) 一种在钛合金中获得三态组织的方法
CN100590210C (zh) 一种提高γ＇沉淀强化型铁基合金中孪晶界数量的工艺方法
CN111647835B (zh) 一种改善β型钛合金机械热处理的方法
CN113145777A (zh) 一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法
CN103397288A (zh) 一种加工率控制锌白铜力学性能的加工工艺
CN105369022B (zh) 一种2Cr12NiMo1W1V锻件在生产过程中进行晶粒细化的方法
CN115627430B (zh) 改善高温钛合金锻坯晶粒尺寸及取向分布均匀性的方法
CN111054745A (zh) 一种tb8钛合金薄板的制备方法
CN101255490A (zh) 发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺
CN105112625A (zh) 一种压水堆核电站屏蔽泵叶轮锻件的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant