CN115287561B - 一种钛合金热处理方法及其制备获得的多尺度多形态析出相结构 - Google Patents

一种钛合金热处理方法及其制备获得的多尺度多形态析出相结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钛合金热处理方法及其制备获得的多尺度多形态析出相结构，上述制备方法包括如下步骤：1)预先固溶时效处理：将钛合金加热至预先固溶温度，保温一段时间，冷却至室温，再重新加热至预先时效温度，保温一段时间，冷却至室温；2)后续固溶时效处理：将上述钛合金加热至后续固溶温度，保温一段时间，冷却至室温，接着再加热至后续时效温度，保温一段时间，冷却至室温。本发明通过预先固溶、时效热处理调控钛合金微观组织的析出，从而形成了多尺度、多形态析出相，使得材料在获得优异的强度与塑性的同时实现了强度和塑性之间的良好匹配。

Description

一种钛合金热处理方法及其制备获得的多尺度多形态析出相 结构
技术领域
本发明涉及钛合金热处理技术领域，尤其涉及一种钛合金热处理方法及其制备获得的多尺度多形态析出相结构。
背景技术
钛合金具有比强度高和抗腐蚀性能优异的两个特性，这使其被广泛应用于航空航天工业、化学工业、医药工程以及运动休闲等行业。但是现有的钛合金都过于强调强度，忽视了塑性的匹配，限制了钛合金应用范围的进一步扩展。
因为钛合金中金属元素较多，所以存在丰富的结构相变。热处理可以在较宽的范围内对合金的组织进行调控，是目前钛合金最经济、有效的处理方法之一。
钛合金的强化效果主要来自于β基体中析出α相的强化，塑性的提高主要来自于组织的均匀分布。传统的热处理方法主要为在一定温度下固溶水淬或空冷至室温，再进行时效热处理。但是钛合金组织对热处理工艺过于敏感，容易出现组织性能极端化，在获得高强度时常常伴随着较差的塑性。尤其是α相在时效过程中容易不均匀析出，导致合金组织均匀性较差，进而影响钛合金的综合性能。
发明内容
针对上述问题，现提供一种钛合金热处理方法及其制备获得的多尺度多形态析出相结构，旨在利用上述热处理方法使材料组织内部产生分布均匀的多尺度、多形态析出相，从而实现强度和塑性之间的良好匹配。
具体技术方案如下：
本发明的第一个方面是提供一种钛合金热处理方法，具有这样的特征，包括如下步骤：
1)预先固溶时效处理：将钛合金加热至预先固溶温度，保温一段时间，冷却至室温，再重新加热至预先时效温度，保温一段时间，冷却至室温；
2)后续固溶时效处理：将上述钛合金加热至后续固溶温度，保温一段时间，冷却至室温，接着再加热至后续时效温度，保温一段时间，冷却至室温。
上述的钛合金热处理方法，还具有这样的特征，步骤1)中预先固溶温度为750～850℃，预先固溶保温时间为0.5-1h。
上述的钛合金热处理方法，还具有这样的特征，步骤1)中预先时效温度为400～600℃，预先固溶保温时间为6～12h。
上述的钛合金热处理方法，还具有这样的特征，步骤2)中后续固溶温度为750～850℃，预先固溶保温时间为0.5-1h。
上述的钛合金热处理方法，还具有这样的特征，步骤2)中预先时效温度为400～600℃，预先固溶保温时间为6～12h。
本发明的第二个方面是提供一种多尺度多形态析出相结构，具有这样的特征，根据上述制备方法制备获得。
上述方案的有益效果是：
本发明中通过预先固溶、时效热处理调控钛合金微观组织的析出，即先通过较高的预先固溶温度使材料中较多的初生α相溶解，从而使钛合金材料在后续预先时效的步骤中可以析出较大尺度析出相；随后再通过后续固溶、时效热处理进一步调控钛合金微观组织的析出，即后续固溶时温度低于相变点、高于α相溶解温度，使得之前析出的较大尺度析出相部分溶解，这样在后续时效中这些部分溶解的较大尺度析出相之间区域可以析出较小的针状、点状析出相，同时这些较小的析出相受到之前未溶解的较大尺度析出相的阻碍无法进一步长大，从而形成了多尺度、多形态析出相，使得材料在获得优异的强度与塑性的同时实现了强度和塑性之间的良好匹配。
附图说明
图1为本发明的实施例1中提供的多尺度多形态析出相结构的显微组织图；
图2为本发明的实施例2中提供的多尺度多形态析出相结构的显微组织图；
图3为本发明的实施例3中提供的多尺度多形态析出相结构的显微组织图；
图4为本发明的实施例4中提供的多尺度多形态析出相结构的显微组织图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
一种钛合金热处理方法，包括如下步骤：
1)预先固溶时效处理：将Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al-1Nb钛合金加热至780℃，保温1h，水冷至室温，再重新加热至500℃，保温6h，空冷至室温；
2)后续固溶时效处理：将上述钛合金加热至650℃，保温1h，水冷至室温，接着再加热至450℃，保温6h，空冷至室温。
实施例2
一种钛合金热处理方法，包括如下步骤：
1)预先固溶时效处理：将Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al-1Nb钛合金加热至780℃，保温1h，水冷至室温，再重新加热至500℃，保温6h，空冷至室温；
2)后续固溶时效处理：将上述钛合金加热至650℃，保温1h，水冷至室温，接着再加热至500℃，保温6h，空冷至室温。
实施例3
一种钛合金热处理方法，包括如下步骤：
1)预先固溶时效处理：将Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al-1Nb钛合金加热至850℃，保温1h，水冷至室温，再重新加热至500℃，保温6h，空冷至室温；
2)后续固溶时效处理：将上述钛合金加热至650℃，保温1h，水冷至室温，接着再加热至450℃，保温6h，空冷至室温。
实施例4
一种钛合金热处理方法，包括如下步骤：
1)预先固溶时效处理：将Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al-1Nb钛合金加热至850℃，保温1h，水冷至室温，再重新加热至500℃，保温6h，空冷至室温；
2)后续固溶时效处理：将上述钛合金加热至650℃，保温1h，水冷至室温，接着再加热至500℃，保温6h，空冷至室温。
由图1至图4所示，本发明中经处理后钛合金材料中析出了多尺度、多形态的析出相。具体的，在图1中表现为长约1μm的条状、针状析出相及其间隙中长度低于500nm的针状、点状析出相；在图2中表现为1μm以下长度各异的棒状析出相；图3中表现为，长约1-2μm的条状、针状析出相及其间隙中长约300nm的针状、点状析出相；在图4中具体表现为，长约1-3μm的棒状、针状析出相及其间隙中长度低于500nm的针状、点状析出相
本发明中经处理后钛合金材料性能如下表所示：
编号 抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa) 延伸率(％)
实施例1 1205 1133 10.3
实施例2 1247 1183 9.1
实施例3 1195 1122 9.4
实施例4 1223 1155 8.0
由上表可知，本发明中经处理后具有多尺度、多形态的析出相的钛合金材料在具有较高的强度的同时还拥有较高的延伸率，实现了强度和塑性之间的良好匹配。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种钛合金热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）预先固溶时效处理：将Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al-1Nb钛合金加热至780 ℃，保温0.5-1 h；水冷至室温，再重新加热至500 ℃，保温6~12 h，空冷至室温；
2）后续固溶时效处理：将上述钛合金加热至650 ℃，保温0.5-1 h；水冷至室温，接着再加热至450 ℃，保温6~12 h，空冷至室温。
2.一种多尺度多形态析出相结构，其特征在于，根据权利要求1所述方法制备获得。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0452256A (ja) * 1990-06-21 1992-02-20 Nippon Steel Corp 均質な材質を有するβ型チタン合金の製造方法
CN101545084A (zh) * 2008-03-26 2009-09-30 北京有色金属研究总院 Ti5Mo5V2Cr3Al合金β晶粒自细化的加工工艺
CN104745870A (zh) * 2015-04-14 2015-07-01 张岗 一种人工关节

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0452256A (ja) * 1990-06-21 1992-02-20 Nippon Steel Corp 均質な材質を有するβ型チタン合金の製造方法
CN101545084A (zh) * 2008-03-26 2009-09-30 北京有色金属研究总院 Ti5Mo5V2Cr3Al合金β晶粒自细化的加工工艺
CN104745870A (zh) * 2015-04-14 2015-07-01 张岗 一种人工关节

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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"固溶时效对Ti-6Cr-5V-5Mo -4Al-1Nb合金组织和力学性能的影响";刘运玺等;《钛工业进展》;20191031;第36卷(第5期);第23-28页 *

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