CN111763812B - 一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法 - Google Patents

一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111763812B
CN111763812B CN202010742532.8A CN202010742532A CN111763812B CN 111763812 B CN111763812 B CN 111763812B CN 202010742532 A CN202010742532 A CN 202010742532A CN 111763812 B CN111763812 B CN 111763812B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
heat treatment
titanium alloy
box
joint
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.)
Active
Application number
CN202010742532.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111763812A (zh
Inventor
赵鹏康
魏晨
唐成
肖旭东
褚巧玲
李继红
李言
郑建明
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.)
Xian University of Technology
Original Assignee
Xian University of Technology
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 Xian University of Technology filed Critical Xian University of Technology
Priority to CN202010742532.8A priority Critical patent/CN111763812B/zh
Publication of CN111763812A publication Critical patent/CN111763812A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111763812B publication Critical patent/CN111763812B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

本发明公开一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法。该方法首先通过对TC11与TC17钛合金进行线性摩擦焊，得到原始焊接接头，接头TC11侧焊缝区在β相基体上分布大量针状马氏体αs相，TC17侧焊缝区由粗大β晶粒及大量弥散分布的马氏体αs相组成；然后将得到的原始焊接接头在箱式电阻炉中进行固溶处理，并在水中进行淬火；最后将淬火获得的接头再次置于箱式电阻炉进行两次时效热处理，该两次时效热处理温度低于固溶热处理温度200～400℃，TC11侧焊缝区马氏体αs相转变为片层组织，TC17侧焊缝区粗大β晶粒破碎，在晶界形成大量初生αP相。通过该方法，接头冲击韧性提高、综合力学性能得到有效改善、整体叶盘使用寿命增加。

Description

一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法
技术领域
本发明属于固相焊接接头技术领域，涉及一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法。
背景技术
航空发动机叶片和轮盘在运行过程中承载的温度和应力状态不同，轮盘部位因在较低温度下承受大拉应力而要求具有高的强度和低周疲劳性能，叶片部位因工作温度高、承受应力小而要求具有高的高温蠕变抗力和高周疲劳性能，采用异种钛合金材料制得双合金-双性能整体叶盘，能够最大程度发挥两种材料各自性能优势，满足高性能发动机使用要求。Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si，即TC11钛合金因其含有较多α相稳定元素Al和等轴组织等特点而使其具有比强度高和高温性能优异等特点，广泛应用于航空发动机叶片结构上，Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr即TC17钛合金因其β相稳定元素Mo、Cr等含量较高和网篮组织等特点而使其具有高的强度和低周疲劳性能，适合作为轮盘材料，如何解决二者高性能连接问题则成为航空制造领域重要的研究课题。
线性摩擦焊作为一种新型固相焊接技术，因其焊接效率高且具有界面自清理功能等优点，非常适合钛合金焊接，已成为整体叶盘制造与修复不可替代的技术。发动机叶片和轮盘焊接接头作为整体叶盘性能最薄弱部位，冲击韧性极低，因此如何通过焊后热处理来改善接头组织、提高接头韧性，从而大幅延长整体叶盘的使用寿命，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法，解决如何将TC11和TC17钛合金高性能连接从而改善接头组织、提高接头韧性的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、对TC11与TC17钛合金进行线性摩擦焊，得到原始焊接接头；
步骤2、将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金在箱式电阻炉中进行固溶处理，并在水中进行淬火，得到固溶水淬接头；
步骤3、将步骤2中获得的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金再次置于箱式电阻炉进行两次时效热处理，第一次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低375～415℃、第二次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低175～215℃。
优选地，步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1、在进行固溶处理时：先从室温以10±3℃/min的速度将箱式电阻炉升温到比TC17钛合金β相变点低30～100℃的温度，即固溶处理温度；然后将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉，当温度再次升高到固溶处理温度时，保温4～8小时；
步骤2.2、将经过步骤2.1处理的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金取出，放入0～15℃的水中进行淬火，得到固溶水淬接头。
优选地，步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、在进行第一次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至450～500℃，即第一次时效热处理温度，然后将步骤2中得到的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉中，当箱式电阻炉的温度升高到第一次时效热处理温度时，保温3～5小时后取出空冷至室温；
步骤3.2、在进行第二次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至650～700℃，即第二次时效热处理温度，然后放入经步骤3.1空冷至室温的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金，当箱式电阻炉的温度再次升高到第二次时效热处理温度时，保温3～5小时后取出空冷至室温，得到经两次时效热处理后的固溶水淬接头。
本发明的有益效果是：提供了一种提高TC11/TC17钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法，可以有效改善焊接接头的微观组织，提高焊接接头的韧性。
附图说明
图1是本发明一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的焊后未热处理接头微观组织图；
图2是本发明一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的焊后未热处理接头冲击断裂位置图；
图3是本发明一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的焊后未热处理接头冲击断口形貌图；
图4是本发明一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的经过热处理后的接头微观组织图；
图5是本发明一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的热处理过程接头组织演变示意图；
图6是本发明一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的热处理后的接头冲击断裂位置图；
图7是本发明一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的热处理后的接头冲击断口形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明所采用的技术方案是，一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、对TC11与TC17钛合金进行线性摩擦焊，得到原始焊接接头；
步骤2、将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金在箱式电阻炉中进行固溶处理，并在水中进行淬火，得到固溶水淬接头；
步骤3、将步骤2中获得的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金再次置于箱式电阻炉进行两次时效热处理，第一次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低375～415℃、第二次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低175～215℃。
优选地，步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1、在进行固溶处理时：先从室温以10±3℃/min的速度将箱式电阻炉升温到比TC17钛合金β相变点低30～100℃的温度，即固溶处理温度；然后将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉，当温度再次升高到固溶处理温度时，保温4～8小时；
步骤2.2、将经过步骤2.1处理的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金取出，放入0～15℃的水中进行淬火，得到固溶水淬接头；
优选地，步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、在进行第一次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至450～500℃，即第一次时效热处理温度，然后将步骤2中得到的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉中，当箱式电阻炉的温度升高到第一次时效热处理温度时，保温3～5小时后取出空冷至室温；
步骤3.2、在进行第二次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至650～700℃，即第二次时效热处理温度，然后放入经步骤3.1空冷至室温的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金，当箱式电阻炉的温度再次升高到第二次时效热处理温度时，保温3～5小时后取出空冷至室温，得到经两次时效热处理后的固溶水淬接头；
经过以上步骤处理后得到的TC11与TC17钛合金线性摩擦焊接头，在室温下，TC11母材冲击韧性≥30J/cm2，TC17母材冲击韧性≥35J/cm2，焊接接头冲击韧性≥25J/cm2，而现有技术中TC11与TC17母材冲击韧性基本保持不变，但未热处理的焊接接头冲击韧性为9.3±0.1J/cm2，由此可见经过本发明处理过的接头的微观组织得到有效改善、韧性得到显著提高。
实施例1
一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、对TC11与TC17钛合金进行线性摩擦焊，得到原始焊接接头；步骤2、将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金在箱式电阻炉中进行固溶处理，并在水中进行淬火，得到固溶水淬接头；
步骤3、将步骤2中获得的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金再次置于箱式电阻炉进行两次时效热处理，第一次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低375℃、第二次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低175℃。
优选地，步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1、在进行固溶处理时：根据现有技术已知TC17钛合金β相变点的温度是890±15℃；先从室温以7℃/min的速度将箱式电阻炉升温到比TC17钛合金β相变点低30℃的温度，即固溶处理温度；然后将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉，当温度再次升高到固溶处理温度时，保温4小时；
步骤2.2、将经过步骤2.1处理的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金取出，放入0℃的水中进行淬火，得到固溶水淬接头。
优选地，步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、在进行第一次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至450℃，即第一次时效热处理温度，然后将步骤2中得到的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉中，当箱式电阻炉的温度升高到第一次时效热处理温度时，保温3小时后取出空冷至室温；
步骤3.2、在进行第二次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至650℃，即第二次时效热处理温度，然后放入经步骤3.1空冷至室温的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金，当箱式电阻炉的温度再次升高到第二次时效热处理温度时，保温3小时后取出空冷至室温，得到经两次时效热处理后的固溶水淬接头。
经过以上步骤处理后得到的TC11与TC17钛合金线性摩擦焊接头，在室温下，TC11母材冲击韧性≥30J/cm2，TC17母材冲击韧性≥35J/cm2，焊接接头冲击韧性≥25J/cm2，而现有技术中TC11与TC17母材冲击韧性基本保持不变，但未热处理的焊接接头冲击韧性为9.3±0.1J/cm2，由此可见经过本发明处理过的接头微观组织得到有效改善、韧性得到显著提高。
实施例2
一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、对TC11与TC17钛合金进行线性摩擦焊，得到原始焊接接头；
步骤2、将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金在箱式电阻炉中进行固溶处理，并在水中进行淬火，得到固溶水淬接头；
步骤3、将步骤2中获得的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金再次置于箱式电阻炉进行两次时效热处理，第一次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低415℃、第二次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低215℃。
优选地，步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1、在进行固溶处理时：先从室温以13℃/min的速度将箱式电阻炉升温到比TC17钛合金β相变点低100℃的温度，即固溶处理温度；然后将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉，当温度再次升高到固溶处理温度时，保温8小时；
步骤2.2、将经过步骤2.1处理的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金取出，放入15℃的水中进行淬火，得到固溶水淬接头。
优选地，步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、在进行第一次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至400℃，即第一次时效热处理温度，然后将步骤2中得到的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉中，当箱式电阻炉的温度升高到第一次时效热处理温度时，保温5小时后取出空冷至室温；
步骤3.2、在进行第二次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至600℃，即第二次时效热处理温度，然后放入经步骤3.1空冷至室温的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金，当箱式电阻炉的温度再次升高到第二次时效热处理温度时，保温5小时后取出空冷至室温，得到经两次时效热处理后的固溶水淬接头。
经过以上步骤处理过得到的TC11与TC17钛合金线性摩擦焊接头，在室温下，TC11母材冲击韧性≥30J/cm2，TC17母材冲击韧性≥35J/cm2，焊接接头冲击韧性≥25J/cm2，而现有技术中TC11与TC17母材冲击韧性基本保持不变，但未热处理的焊接接头冲击韧性为9.3±0.1J/cm2，由此可见经过本发明处理过的接头微观组织得到有效改善、韧性得到显著提高。
实施例3
一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、对TC11与TC17钛合金进行线性摩擦焊，得到原始焊接接头；
图1是通过实施例3获得的一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的焊后未热处理接头微观组织图，从图1可以看出，原始焊接接头即焊后未热处理接头TC11侧和TC17侧焊缝区组织差异明显，TC11侧焊缝区在β相基体上分布大量针状马氏体αs相，TC17侧焊缝区由粗大β晶粒及大量弥散分布的马氏体αs相组成；
图2是通过实施例3获得的一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的焊后未热处理接头冲击断裂位置图，从图2可以看出，原始焊接接头冲击断裂位置在焊缝中心和热力影响区附近，其扩展路径近似直线；
图3是通过实施例3获得的一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的焊后未热处理接头冲击断口形貌图，从图3可以看出，原始焊接接头冲击断口无明显纤维区，在断口边缘可见狭窄的剪切唇，放射区面积非常大，河流状花样明显，晶界清晰，并以沿晶断裂为主，故原始焊接接头为典型的脆性断裂模式，韧性很低；
步骤2、将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金在箱式电阻炉中进行固溶处理，并在水中进行淬火，得到固溶水淬接头；
步骤3、将步骤2中获得的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金再次置于箱式电阻炉进行两次时效热处理，第一次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低400℃、第二次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低200℃。
优选地，步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1、在进行固溶处理时：先从室温以10℃/min的速度将箱式电阻炉升温到比TC17钛合金β相变点低50℃的温度，即固溶处理温度；然后将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉，当温度再次升高到固溶处理温度时，保温5小时；
步骤2.2、将经过步骤2.1处理的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金取出，放入5℃的水中进行淬火，得到固溶水淬接头；
优选地，步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、在进行第一次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至460℃，即第一次时效热处理温度，然后将步骤2中得到的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉中，当箱式电阻炉的温度升高到第一次时效热处理温度时，保温4小时后取出空冷至室温；
步骤3.2、在进行第二次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至660℃，即第二次时效热处理温度，然后放入经步骤3.1空冷至室温的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金，当箱式电阻炉的温度再次升高到第二次时效热处理温度时，保温4小时后取出空冷至室温，得到经两次时效热处理后的固溶水淬接头。
图4是实施例3获得的一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的经过热处理后的接头微观组织图，从图4可以看出，固溶水淬接头的TC11侧焊缝区针状马氏体αs相转变为片层组织、TC17侧焊缝区在晶界形成大量初生αP相，在β相基体上弥散分布大量细小马氏体αs相。
图5是实施例3获得的一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的热处理过程接头组织演变示意图，从图5可以看出：步骤2中固溶处理是通过水淬快速冷却方法，得到亚稳态的β相和马氏体αs相；经过步骤3的两次时效热处理后，步骤2所得到的亚稳态的β相和马氏体αs相分解为弥散的αs相或β相，TC11侧焊缝区细小针状马氏体αs相逐渐粗化，TC17侧弥散的αs相发生溶解；在步骤3两次时效热处理阶段，第一次时效热处理即低温时效有利于形核，第二次时效热处理即高温时效有利于晶粒的长大，两次时效热处理后，TC11侧马氏体αs相转变为片层组织，破碎程度增加，TC17侧原始初生αp相长大，呈球状、棒状和长条状分布于晶界，亚稳态β相分解为细小的针状αs相，相互交错。
图6是实施例3获得的一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的热处理后的接头冲击断裂位置图，从图6可以看出，经步骤2的固溶处理与步骤3的两次时效热处理后，接头组织断裂扩展路径分为I、II和III三个阶段，呈现出两次近似90°的弯曲。
图7是实施例3获得的一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法的热处理后的接头冲击断口形貌图，从图7中可以看出，经两次时效热处理后的固溶水淬接头冲击断裂区的纤维区明显，剪切唇面积大幅增加，放射区存在大量韧窝，故经两次时效热处理后的固溶水淬接头为典型的韧性断裂模式；与步骤1中未处理的原始焊接接头组织的脆性断裂模式相比，韧性断裂模式的接头冲击韧性大幅提高。
经过以上步骤处理过得到的TC11与TC17钛合金线性摩擦焊接头，在室温下，TC11母材冲击韧性≥30J/cm2，TC17母材冲击韧性≥35J/cm2，焊接接头冲击韧性≥25J/cm2，而现有技术中TC11与TC17母材冲击韧性基本保持不变，但未热处理的焊接接头冲击韧性为9.3±0.1J/cm2，由此可见经过本发明处理过的接头的微观组织得到有效改善、韧性得到显著提高。
实施例4
一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、对TC11与TC17钛合金进行线性摩擦焊，得到原始焊接接头；
步骤2、将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金在箱式电阻炉中进行固溶处理，并在水中进行淬火，得到固溶水淬接头；
步骤3、将步骤2中获得的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金再次置于箱式电阻炉进行两次时效热处理，第一次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低385℃、第二次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低185℃。
优选地，步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1、在进行固溶处理时：先从室温以8℃/min的速度将箱式电阻炉升温到比TC17钛合金β相变点低60℃的温度，即固溶处理温度；然后将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉，当温度再次升高到固溶处理温度时，保温6小时；
步骤2.2、将经过步骤2.1处理的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金取出，放入7℃的水中进行淬火，得到固溶水淬接头。
优选地，步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、在进行第一次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至470℃，即第一次时效热处理温度，然后将步骤2中得到的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉中，当箱式电阻炉的温度升高到第一次时效热处理温度时，保温4.5小时后取出空冷至室温；
步骤3.2、在进行第二次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至670℃，即第二次时效热处理温度，然后放入经步骤3.1空冷至室温的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金，当箱式电阻炉的温度再次升高到第二次时效热处理温度时，保温4.5小时后取出空冷至室温，得到经两次时效热处理后的固溶水淬接头。
经过以上步骤处理过得到的TC11与TC17钛合金线性摩擦焊接头，在室温下，TC11母材冲击韧性≥30J/cm2，TC17母材冲击韧性≥35J/cm2，焊接接头冲击韧性≥25J/cm2，而现有技术中TC11与TC17母材冲击韧性基本保持不变，但未热处理的焊接接头冲击韧性为9.3±0.1J/cm2，由此可见经过本发明处理过的接头的微观组织得到有效改善、韧性得到显著提高。
实施例5
一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、对TC11与TC17钛合金进行线性摩擦焊，得到原始焊接接头；
步骤2、将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金在箱式电阻炉中进行固溶处理，并在水中进行淬火，得到固溶水淬接头；
步骤3、将步骤2中获得的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金再次置于箱式电阻炉进行两次时效热处理，第一次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低395℃、第二次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低195℃。
优选地，步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1、在进行固溶处理时：先从室温以12℃/min的速度将箱式电阻炉升温到比TC17钛合金β相变点低90℃的温度，即固溶处理温度；然后将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉，当温度再次升高到固溶处理温度时，保温7小时；
步骤2.2、将经过步骤2.1处理的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金取出，放入9℃的水中进行淬火，得到固溶水淬接头。
优选地，步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、在进行第一次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至480℃，即第一次时效热处理温度，然后将步骤2中得到的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉中，当箱式电阻炉的温度升高到第一次时效热处理温度时，保温3.5小时后取出空冷至室温；
步骤3.2、在进行第二次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至680℃，即第二次时效热处理温度，然后放入经步骤3.1空冷至室温的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金，当箱式电阻炉的温度再次升高到第二次时效热处理温度时，保温3.5小时后取出空冷至室温，得到经两次时效热处理后的固溶水淬接头。
经过以上步骤处理过得到的TC11与TC17钛合金线性摩擦焊接头，在室温下，TC11母材冲击韧性≥30J/cm2，TC17母材冲击韧性≥35J/cm2，焊接接头冲击韧性≥25J/cm2，而现有技术中TC11与TC17母材冲击韧性基本保持不变，但未热处理的焊接接头冲击韧性为9.3±0.1J/cm2，由此可见经过本发明处理过的接头的微观组织得到有效改善、韧性得到显著提高。

Claims (2)

1.一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、对TC11与TC17钛合金进行线性摩擦焊，得到原始焊接接头；
步骤2、将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金在箱式电阻炉中进行固溶处理，并在水中进行淬火，得到固溶水淬接头；
步骤3、将步骤2中获得的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金再次置于箱式电阻炉进行两次时效热处理，第一次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低375～415℃、第二次时效热处理温度比步骤2中固溶处理的温度低175～215℃；
所述步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1、在进行固溶处理时：先从室温以10±3℃/min的速度将箱式电阻炉升温到比TC17钛合金β相变点低30～100℃的温度，即固溶处理温度；然后将步骤1中得到的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉，当箱式电阻炉的温度再次升高到固溶处理温度时，保温4～8小时；
步骤2.2、将经过步骤2.1处理的带有原始焊接接头的TC11与TC17钛合金取出，放入0～15℃的水中进行淬火，得到固溶水淬接头。
2.根据权利要求1所述的一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、在进行第一次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至450～500℃，即第一次时效热处理温度，然后将步骤2中得到的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金放入箱式电阻炉中，当箱式电阻炉的温度升高到第一次时效热处理温度时，保温3～5小时后取出空冷至室温；
步骤3.2、在进行第二次时效热处理时：先将箱式电阻炉升温至650～700℃，即第二次时效热处理温度，然后放入经步骤3.1空冷至室温的带有固溶水淬接头的TC11与TC17钛合金，当箱式电阻炉的温度再次升高到第二次时效热处理温度时，保温3～5小时后取出空冷至室温，得到经两次时效热处理后的固溶水淬接头。
CN202010742532.8A 2020-07-29 2020-07-29 一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法 Active CN111763812B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010742532.8A CN111763812B (zh) 2020-07-29 2020-07-29 一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010742532.8A CN111763812B (zh) 2020-07-29 2020-07-29 一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111763812A CN111763812A (zh) 2020-10-13
CN111763812B true CN111763812B (zh) 2021-12-17

Family

ID=72727723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010742532.8A Active CN111763812B (zh) 2020-07-29 2020-07-29 一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111763812B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112609064A (zh) * 2020-12-08 2021-04-06 中国石油天然气集团有限公司 摩擦焊接式全钛合金钻杆焊缝热处理工艺
CN112756769B (zh) * 2020-12-28 2022-04-12 西安理工大学 一种基于热力耦合条件的钛合金摩擦焊接头优化方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5830289A (en) * 1996-02-01 1998-11-03 Boeing North American, Inc. Process for enhancing the bond strength of resistance welded joints between titanium alloy articles
CN111270102B (zh) * 2020-03-25 2021-09-10 中国航空制造技术研究院 一种抗拉强度大于1450MPa的近β超高强钛合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111763812A (zh) 2020-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4631092A (en) Method for heat treating cast titanium articles to improve their mechanical properties
CN111763812B (zh) 一种提高钛合金线性摩擦焊接头冲击韧性的热处理方法
JPH0457417B2 (zh)
CN101294264A (zh) 一种转子叶片用α+β型钛合金棒材制造工艺
CN1890395A (zh) 镍基合金和镍基合金的热处理方法
EP1917377A2 (en) Nickel alloy and method of direct aging heat treatment
CN112063945B (zh) 一种提高Ti2AlNb基合金持久和蠕变性能的热处理工艺
US4842652A (en) Method for improving fracture toughness of high strength titanium alloy
CN111979401B (zh) 一种优化钛合金线性摩擦焊接头显微硬度的热处理方法
US10107112B2 (en) Method for producing forged components from a TiAl alloy and component produced thereby
JP2003531731A (ja) ろう付け方法およびそれから製造された製品
CN112941439B (zh) 调控slm钛合金静动载力学性能及各向异性热处理方法
CN106460102A (zh) 钛合金及其生产方法
CN102159742A (zh) 钛部件的固溶热处理和过老化热处理
CN112210737B (zh) 一种提高Ti-6Al-4V钛合金硬度的两级相变热处理方法
CN114164381B (zh) Tc21钛合金线性摩擦焊接头力学性能优化方法
KR20070055944A (ko) 초합금 안정화
JPH11246924A (ja) Ｎｉ基単結晶超合金、その製造方法およびガスタービン部品
CN114085966A (zh) 一种析出强化型高温合金的欠时效热处理工艺
JP2000063969A (ja) Ｎｉ基超合金、その製造方法およびガスタービン部品
US5415712A (en) Method of forging in 706 components
JPS63162846A (ja) 酸化物分散硬化したニツケルベースの超合金から成る工作物の延性を高める方法
US20090159162A1 (en) Methods for improving mechanical properties of a beta processed titanium alloy article
CN114346141A (zh) 一种制备弱α织构钛合金锻件的多段热加工方法
JPH1025557A (ja) ニッケル基超合金の熱処理方法

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