CN114645230A - 一种可避免中温低塑性的粉末Ti2AlNb合金构件热处理工艺 - Google Patents
一种可避免中温低塑性的粉末Ti2AlNb合金构件热处理工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种可避免中温低塑性的粉末Ti2AlNb合金构件热处理工艺，属于粉末冶金钛合金领域。该工艺包括步骤：(1)将机械加工后的Ti2AlNb合金构件置于真空炉或电阻炉中；(2)固溶热处理：热处理温度为940～1000℃，保温时间为2～6h；(3)热处理保温阶段完成后，采取低于10℃/min的冷却速率进行随炉冷却，当温度低于150～200℃，取出样品。本发明可避免Ti2AlNb合金构件中温低塑性。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金钛合金技术领域，具体涉及一种可避免中温低塑性的粉末Ti2AlNb合金构件热处理工艺。
背景技术
Ti2AlNb合金在650～750℃具有优异的强度、断裂韧性、抗蠕变性能，且具有较低的密度和良好的抗氧化能力，因此该合金在航空发动机热端部件有着很强的应用潜力。Ti2AlNb合金复杂构件目前主要采用精密铸造或者分体锻造后焊接的成形工艺，但是两种工艺均存在一定的缺陷，精密铸造会出现缩孔、疏松、成分偏析等铸造缺陷；锻造结合焊接方法存在材料利用率低、焊接接头存在开裂风险的弊端。
粉末冶金近净成形技术是一种将热等静压技术与计算机辅助模具设计制造相结合的直接成形技术，具有成分均匀无宏观偏析、组织细密均匀、性能可靠性高等优点，特别适合制备具有复杂型腔的构件。粉末Ti2AlNb合金属于脆性的金属间化合物，因此提高该合金的塑韧性至关重要。基于该合金的制备方法，其主要的强化方式是热处理，选择合适的热处理成为工件能否达到使用使用要求必须经历的环节。热处理冷却速率对于合金的强度、塑性均有影响，为了保证合金的使用性能，需要选择合适的冷却速率，以保证构件的正常服役。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可避免中温低塑性的粉末Ti2AlNb合金构件热处理工艺，该热处理工艺能够避免Ti2AlNb合金的中温低塑性，从而降低构件开裂的风险。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种可避免中温低塑性的粉末Ti2AlNb合金构件热处理工艺，该工艺包括如下步骤：
(1)固溶热处理：热处理温度为940～1000℃，优选975℃～985℃，保温时间为2～6h，优选2～2.5h；
(2)热处理保温阶段完成后，采取低于10℃/min的冷却速率随炉冷却至150～200℃，然后继续随炉冷却至室温或者将构件取出空冷至室温。
所述Ti2AlNb合金构件采用粉末冶金工艺制备(如热等静压工艺，可参考申请号为201910773601.9的专利制备)，进行机械加工后置于真空退火炉或精密电阻炉内进行热处理。
上述步骤(1)固溶热处理过程中，升温速率小于8℃/min。
本发明工艺能够避免Ti2AlNb合金构件的中温低塑性，从而降低构件开裂的风险。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明工艺可以在传统的真空热处理炉或精密电阻炉中实现，该工艺适用范围为Ti-Al系合金(Ti2AlNb及Ti3Al)粉末合金机加工后固溶热处理。
2、本发明工艺简单实用，可提高粉末合金整体冶金质量和提高粉末合金持久寿命，保证合金塑韧性，降低其制造成本。
3、本发明工艺适用于直接热等静压成形的粉末冶金钛合金构件机械加工后固溶热处理。
附图说明
图1为固溶热处理工艺曲线图。
图2为不同冷速下合金延伸率。
图3为真空炉冷650℃拉伸断口截面组织。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图、对比例及实施例对本发明进一步详细说明。
以下各对比例和实施例合金的成分见表1：
表1 Ti2AlNb合金成分(wt.％)
以下实施例和对比例中机加态的粉末Ti2AlNb合金构件采用热等静压工艺+固溶热处理工艺制备。
实施例1
对粉末Ti2AlNb合金构件进行热等静压处理和热处理，具体过程如下：
采用氩气雾化制备合金粉末，将尺寸在250微米以下的粉末装入碳钢包套中，真空除气后先进行低温保压处理，再做热等静压处理，最后Ti2AlNb合金构件做固溶热处理后交付。
第一阶段低温保压过程：随炉升温升压，保温温度选择在(TB2-55℃)～(TB2-35℃)之间，气体压力应大于或等于100MPa，时间大于或等于30分钟且小于或等于2个小时。
第二阶段热等静压过程：第一步完成后，继续加热加压，保温温度选择在(TB2-25℃)～(TB2-5℃)之间，气体压力应大于或等于100MPa，时间大于或等于30分钟且小于或等于2个小时。TB2是指相转变点(α2+B2→B2)。
第三阶段降温卸压阶段，获得粉末Ti2AlNb合金。
对粉末Ti2AlNb合金进行固溶处理：
1.将机械加工后的Ti2AlNb合金构件置于精密电阻炉中；
2.固溶热处理：热处理温度为980℃，保温时间为2h(图1)；
3.热处理保温阶段完成后，在精密电阻炉中随炉冷却(平均冷却速率约3℃/min)至室温(图1)。
对固溶热处理获得的合金进行650℃力学测试，获得其650℃力学性能如表2及图2。
表2电阻炉冷合金650℃力学性能
| 合金名称 | T/℃ | R<sub>m</sub>/MPa | R<sub>p0.2</sub>/MPa | A/％ |
| Ti<sub>2</sub>AlNb合金 | 650 | 676 | 577 | 18％ |
备注：表中Rm为抗拉强度；Rp0.2为屈服强度；A为延伸率。
实施例2
制备粉末Ti2AlNb合金工艺与实施例1相同，此处不再赘述。
对粉末Ti2AlNb合金进行固溶处理
1.将机械加工后的Ti2AlNb合金构件置于真空退火炉中；
2.固溶热处理：热处理温度为980℃，保温时间为2h；
3.热处理保温阶段完成后，在真空退火炉中设置冷却速率为5℃/min(图1)，冷却至180℃以下，取出冷却至室温。
对固溶热处理获得的合金进行650℃力学测试，获得其650℃力学性能如表3及图2。
表3以5℃/min冷却粉末合金650℃力学性能
| 合金名称 | T/℃ | R<sub>m</sub>/MPa | R<sub>p0.2</sub>/MPa | A/％ |
| Ti<sub>2</sub>AlNb合金 | 650 | 760 | 658 | 11.5％ |
实施例3
制备粉末Ti2AlNb合金工艺与实施例1相同，此处不再赘述。
对粉末Ti2AlNb合金进行固溶处理
1.将机械加工后的Ti2AlNb合金构件置于真空退火炉中；
2.固溶热处理：热处理温度为980℃，保温时间为2h；
3.热处理保温阶段完成后，在真空退火炉中随炉冷却(平均冷却速率约7℃/min)至室温(图1)。
对固溶热处理获得的合金进行650℃力学测试，获得其650℃力学性能如表4及图2。
表4真空炉冷粉末合金650℃力学性能
| 合金名称 | T/℃ | R<sub>m</sub>/MPa | R<sub>p0.2</sub>/MPa | A/％ |
| Ti<sub>2</sub>AlNb合金 | 650 | 942 | 793 | 11.5％ |
实施例4
制备粉末Ti2AlNb合金工艺与实施例1相同，此处不再赘述。
对粉末Ti2AlNb合金进行固溶处理
1.将机械加工后的Ti2AlNb合金构件置于真空退火炉中；
2.固溶热处理：热处理温度为980℃，保温时间为2h；
3.热处理保温阶段完成后，在真空退火炉中设置冷却速率为10℃/min(图1)，冷却至180℃以下，取出冷却至室温。
对固溶热处理获得的合金进行650℃力学测试，获得其650℃力学性能如表5及图2。
表5以10℃/min冷却粉末合金650℃力学性能
| 合金名称 | T/℃ | R<sub>m</sub>/MPa | R<sub>p0.2</sub>/MPa | A/％ |
| Ti<sub>2</sub>AlNb合金 | 650 | 854 | 712 | 12％ |
对比例1
制备粉末Ti2AlNb合金工艺与实施例1相同，此处不再赘述。
对粉末Ti2AlNb合金进行固溶处理
1.将机械加工后的Ti2AlNb合金构件置于电阻炉中；
2.固溶热处理：热处理温度为980℃，保温时间为2h；
3.热处理保温阶段完成后，采用空冷冷却至室温(图1)。
对固溶热处理获得的合金进行650℃力学测试，获得其650℃力学性能如表6及图2。
表6空冷冷却粉末合金650℃力学性能
| 合金名称 | T/℃ | R<sub>m</sub>/MPa | R<sub>p0.2</sub>/MPa | A/％ |
| Ti<sub>2</sub>AlNb合金 | 650 | 736 | 611 | 1％ |
对比例2
制备粉末Ti2AlNb合金工艺与实施例1相同，此处不再赘述。
对粉末Ti2AlNb合金进行固溶处理
1.将机械加工后的Ti2AlNb合金构件置于电阻炉中；
2.固溶热处理：热处理温度为980℃，保温时间为2h；
3.热处理保温阶段完成后，水淬冷却至室温(图1)。
对固溶热处理获得的合金进行650℃力学测试，获得其650℃力学性能如表7及图2。
表7水淬冷却粉末合金650℃力学性能
| 合金名称 | T/℃ | R<sub>m</sub>/MPa | R<sub>p0.2</sub>/MPa | A/％ |
| Ti<sub>2</sub>AlNb合金 | 650 | 785 | 665 | 3％ |
Claims (5)
1.一种可避免中温低塑性的粉末Ti2AlNb合金构件热处理工艺，其特征在于：该工艺包括如下步骤：
(1)固溶热处理：热处理温度为940～1000℃，保温时间为2～6h；
(2)热处理保温阶段完成后，采取低于10℃/min的冷却速率随炉冷却至150～200℃，然后继续随炉冷却至室温或者将构件取出空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的可避免中温低塑性的粉末Ti2AlNb合金构件热处理工艺，其特征在于：步骤(1)中，热处理温度为975～985℃，保温时间为2～2.5h。
3.根据权利要求1所述的可避免中温低塑性的粉末Ti2AlNb合金构件热处理工艺，其特征在于：所述Ti2AlNb合金构件采用粉末冶金工艺制备，进行机械加工后置于真空退火炉或精密电阻炉内进行热处理。
4.根据权利要求1所述的Ti2AlNb合金构件的去应力退火热处理工艺，其特征在于：步骤(1)固溶热处理过程中，升温速率小于8℃/min。
5.根据权利要求1所述的可避免中温低塑性的粉末Ti2AlNb合金构件热处理工艺，其特征在于：该热处理工艺能够避免合金构件的中温低塑性，为后续处理提供加工基础，保证构件质量。
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|---|---|---|---|---|
| CN115475946A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-12-16 | 贵州航宇科技发展股份有限公司 | 一种Ti2AlNb粉末冶金环件的轧制成形及热处理方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106048200A (zh) * | 2016-08-19 | 2016-10-26 | 北京动力机械研究所 | Ti2AlNb基合金熔焊接头热处理工艺 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115475946A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-12-16 | 贵州航宇科技发展股份有限公司 | 一种Ti2AlNb粉末冶金环件的轧制成形及热处理方法 |
| CN115475946B (zh) * | 2022-08-26 | 2024-04-02 | 贵州航宇科技发展股份有限公司 | 一种Ti2AlNb粉末冶金环件的轧制成形及热处理方法 |
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