DE102008055546A1 - Verfahren zum Verbessern mechanischer Eigenschaften eines beta-behandelten Titanlegierungs-Gegenstandes - Google Patents

Verfahren zum Verbessern mechanischer Eigenschaften eines beta-behandelten Titanlegierungs-Gegenstandes Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Verbessern mechanischer Eigenschaften beta-behandelter alpha-beta-Titanlegierungs-Gegenstände einschließlich des Schmiedens des Legierungsgegenstandes oberhalb der beta-Transus-Temperatur, um einen postfinal geschmiedeten Gegenstand zu produzieren, Aussetzen des postfinal geschmiedeten Gegenstandes gegenüber einem Kühlprozess nach dem Schmieden, um einen gekühlten Gegenstand nach dem Schmieden zu produzieren, Lösungswärmebehandeln des nach dem Schmieden gekühlten Gegenstandes bis zu einer Temperatur unterhalb der beta-Transus-Temperatur, um einen lösungswärmebehandelten Gegenstand zu produzieren, Aussetzen des lösungswärmebehandelten Gegenstandes gegenüber einem kontrollierten Kühlprozess nach der Lösungsbehandlung, um einen nach der Lösungsbehandlung gekühlten Gegenstand zu produzieren und alpha-Phasen-Ausscheidungsbehandeln des nach der Lösungsbehandlung gekühlten Gegenstandes, um einen Endgegenstand mit einem mittleren Dehnungswert von mindestens 3% zu erhalten.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Hierin beschriebene Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf Verfahren zum Verbessern mechanischer Eigenschaften eines beta-behandelten Titanlegierungs-Gegenstandes. Mehr im Besonderen beschreiben Ausführungsformen hierin allgemein Verfahren zum Verbessern der Duktilität eines Beta-behandelten Ti-6246-Gegenstandes.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Turbinentriebwerks-Ingenieure suchen kontinuierlich nach neuen Materialien mit verbesserten Eigenschaften zum Verringern des Triebwerksgewichtes und zum Erreichen höherer Triebwerks-Betriebstemperaturen. Um in dieser Umgebung zu funktionieren, müssen die Materialien genügend Zeitstandfestigkeit bzw. Kriechfestigkeit aufweisen, um zu überleben und richtig zu arbeiten, und sie müssen auch genügend Duktilität, Zähigkeit und Festigkeit sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen aufrechterhalten, um herstellbar und im Betrieb bruchbeständig zu sein. Titanlegierungen (Ti-Legierungen) weisen eine vielversprechende Kombination mechanischer Eigenschaften bei geringer Temperatur und hoher Festigkeit bei einer Zwischentemperatur sowie Kriechbeständigkeit auf. Aus diesen Gründen haben Ti-Legierungen das Potenzial, Superlegierungen auf Nickelbasis zu ersetzen, und sie werden derzeit zur Herstellung zahlreicher Turbinentriebwerks-Komponenten eingesetzt.
  • Beta-behandelte, alpha-beta-Titanlegierungen sind eine Art von Titanlegierung, die zum Herstellen von Komponenten benutzt werden kann, die zum Einsatz in Gasturbinen-Triebwerken geeignet sind. Alpha-beta-Titanlegierungen sind Legierungen, die mehr Titan als irgendein anderes Element aufweisen und die bei Wärmebehandlung vorherrschend zwei Phasen bilden, eine alpha-Phase und eine beta-Phase. In alpha-beta-(α-β)-Titanlegierungen ist die alpha(α)-Phase eine hexagonal dicht gepackte (HCP) Phase, die bei tieferen Temperaturen thermodynamisch stabil ist, und die beta(β)-Phase ist eine kubisch raumzentrierte (BCC)-Phase, die bei Temperaturen oberhalb der „beta-Transus-Temperatur" stabil ist, die eine Temperatur ist, die für die Legierung speziell ist. Unterhalb der beta-Transus-Temperatur ist eine Mischung aus alpha- und beta-Phasen thermodynamisch stabil.
  • Diese Legierungen haben im Allgemeinen ausgezeichnete mechanische Eigenschaften mit Bezug auf ihr Gewicht, sowohl bei Raumtemperatur als auch mäßig erhöhten Temperaturen so hoch wie etwa 649°C (etwa 1200°F). Solche Legierungen können zum Herstellen von Teilen, wie Gebläse- und Kompressor-Scheiben, Blisks (Schaufel-integrierte Scheiben), Laufschaufeln, Leitschaufeln, Wellen und Triebwerks-Gehäusen, z. B., benutzt werden.
  • Das Behandeln von alpha-beta-Titanlegierungen oberhalb der beta-Transus-Temperatur kann zu einer Zunahme der Kriechfestigkeit von mehr als etwa 28°C (etwa 50°F) führen, verglichen mit dem gleichen Material, das unterhalb der beta-Transus-Temperatur behandelt worden ist. Werden alpha-beta-Titanlegierungen jedoch beta-behandelt, um die Fähigkeiten bei hoher Temperatur zu verbessern, dann kann das Material an geringer Duktilität leiden, im Mittel, z. B., weniger als etwa 3%, wenn in Winkeln von etwa 35 bis etwa 55 Grad vom Kornfließen getestet. Die minimale Duktilität wird häufig angetroffen, wenn der Testachsenwinkel etwa 45 Grad vom Kornfließen erreicht. Siehe T. Krull et al., Mechanical Properties of β-processed Ti-6246; Ti-2003 Science and Technology; Proceedings of the 10th World Conference an Titanium, Hamburg, Germany; 13.–18. Juli 2003, Seiten 1871–1878.
  • Es bleibt daher ein Bedarf an Verfahren zum Herstellen beta-behandelter alpha-beta-Titanlegierungen, die erhöhte Temperaturfähigkeiten und akzeptable Festigkeit aufweisen, während sie angemessene Duktilität beibehalten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen hierin beziehen sich allgemein auf Verfahren zum Verbessern mechanischer Eigenschaften beta-behandelter alpha-beta-Titanlegierungs-Gegenstände, umfassend Schmieden des Legierungsgegenstandes oberhalb der beta-Transus-Temperatur, um einen postfinal geschmiedeten Gegenstand zu erzeugen, Aussetzen des postfinal geschmiedeten Gegenstandes einem Kühlprozess nach dem Schmieden, um einen nach dem Schmieden gekühlten Gegenstand zu produzieren, Lösungswärmebehandeln des nach dem Schmieden gekühlten Gegenstandes bis zu einer Temperatur unterhalb der beta-Transus-Temperatur, um einen Lösungswärme-behandelten Gegenstand zu produzieren, Aussetzen des Lösungswärme-behandelten Gegenstandes einem kontrolliertem Kühlprozess nach dem Lösungsbehandeln, um einen nach dem Lösungsbehandeln gekühlten Gegenstand zu produzieren und alpha-Phasen-Ausscheidungsbehandlung des nach dem Lösungsbehandeln gekühlten Gegenstandes, um einen Endgegenstand mit einem mittleren Dehnungswert von mindestens etwa 3% zu erhalten.
  • Ausführungsformen hierin beziehen sich auch allgemein auf Verfahren zum Verbessern mechanischer Eigenschaften eines Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo-Legierungsgegenstandes mit einer beta-Transus-Temperatur von etwa 946°C (etwa 1735°F), umfassend Schmieden des Legierungs-Gegenstandes oberhalb der Beta-Transus-Temperatur, um einen postfinal geschmiedeten Gegenstand zu produzieren, Aussetzen des postfinal geschmiedeten Gegenstandes einem Kühlprozess nach dem Schmieden zum Erzeugen eines gekühlten Gegenstandes nach dem Schmieden, Lösungswärmebehandeln des nach dem Schmieden gekühlten Gegenstandes bis zu einer Temperatur unterhalb der beta-Transus-Temperatur, um einem Lösungswärme-behandelten Gegenstand zu produzieren, Aussetzen des Lösungswärme-behandelten Gegenstandes einem kontrollierten Kühlprozess nach dem Lösungsbehandeln, um einen gekühlten Gegenstand nach dem Lösungsbehandeln zu produzieren und alpha-Phasen-Ausscheidungsbehandeln des nach dem Lösungsbehandeln gekühlten Gegenstandes, um einen Endgegenstand zu erhalten, der einen mittleren Dehnungswert von etwa 5% bis etwa 5,8% aufweist.
  • Ausführungsformen hierin beziehen sich auch allgemein auf Verfahren zum Verbessern mechanischer Eigenschaften eines Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo-Legierungsgegenstandes mit einer beta-Transus-Temperatur von etwa 946°C (etwa 1735°F), umfassend Schmieden des Legierungsgegenstandes bis zu einer Temperatur von etwa 952°C bis etwa 996°C (etwa 1745°F bis etwa 1825°F), um einen postfinal geschmiedeten Gegenstand zu produzieren, Aussetzen des postfinal geschmiedeten Gegenstandes einem Kühlprozess nach dem Schmieden, umfassend Kühlen des Gegenstandes nach dem Schmieden bei einer Kühlrate nach dem Schmieden von etwa 83°C/min bis etwa 222°C/min (etwa 150°F/min bis etwa 400°F/min), während die Temperatur des postfinal geschmiedeten Gegenstandes zwischen etwa der beta-Transus-Temperatur und etwa 371°C (etwa 700°F) liegt, um einen gekühlten Gegenstand nach dem Schmieden zu produzieren, Lösungswärmebehandeln des nach dem Schmieden gekühlten Gegenstandes bis zu einer Temperatur von etwa 92°C bis etwa 125°C (etwa 165°F bis etwa 225°F) unterhalb der beta-Transus-Temperatur für etwa 4 Stunden, um einem Lösungswärme-behandelten Gegenstand zu produzieren, Aussetzen des Lösungswärme-behandelten Gegenstandes einem kontrollierten Kühlprozess nach dem Lösungsbehandeln, umfassend Kühlen des Lösungswärme-behandelten Gegenstandes bei einer kontrollierten Kühlrate nach dem Lösungsbehandeln von etwa 28°C/min bis etwa 111°C/min (etwa 50°F/min bis etwa 200°F/min), um einen nach dem Lösungsbehandeln gekühlten Gegenstand zu produzieren und alpha-Phasen-Ausscheidungsbehandeln des nach dem Lösungsbehandeln gekühlten Gegenstandes bei einer Temperatur von etwa 593°C bis etwa 732°C (etwa 1100°F bis etwa 1350°F) für etwa 8 Stunden, um einen Endgegenstand mit einem mittleren Dehnungswert von etwa 5% bis etwa 5,8% zu erhalten.
  • Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile werden für den Fachmann aus der folgenden Offenbarung deutlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Während die Anmeldung mit Ansprüchen schließt, die die Erfindung besonders ausführen und bestimmt beanspruchen, wird angenommen, dass die hierin angegebenen Ausführungsformen besser aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung verstanden werden, in der gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente identifizieren.
  • 1 ist eine grafische Darstellung der Duktilität, welche die im Beispiel beschriebenen Resultate reflektiert.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Hierin beschriebene Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf Verfahren zum Verbessern mechanischer Eigenschaften eines beta-behandelten Titanlegierungs-Gegenstandes. Im Besonderen beziehen sich hierin beschriebene Ausführungsformen allgemein auf Verfahren zum Verbessern der Duktilität von Ti-6246 (Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo)-Gegenständen. Während sich di Erfindung hierin auf Ti-6246 konzentriert, wird der Fachmann verstehen, dass die Verfahren hierin darauf nicht beschränkt sein sollten und dass sie gleichermaßen anwendbar sein können auf irgendeine alpha-beta-Titanlegierung, wie, darauf jedoch nicht beschränkt, Ti-6242 (Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo), Ti-6-22-22S (Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr-0,25Si) und Ti-17 (Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr).
  • Wie hierin ausgeführt, kann Ti-6246 (im Folgenden als die „Legierung" bezeichnet) behandelt werden, um mechanische Eigenschaften und insbesondere die Duktilität zu verbessern, ohne andere Eigenschaften unter akzeptable Grenzen zu beeinträchtigen. Anfänglich kann die Legierung im Gebiet der beta-Phase geschmiedet werden, um einen postfinal geschmiedeten Gegenstand zu produzieren. Ti-6246 hat eine beta-Transus-Temperatur von etwa 946°C (etwa 1735°F) und das Schmieden kann ausgeführt werden von etwa 6°C bis etwa 50°C (etwa 10°F bis etwa 90°F) oberhalb der beta-Transus-Temperatur oder von etwa 952°C bis etwa 996°C (etwa 1746°F bis etwa 1825°F). Diese Schmiedetemperatur kann helfen sicherzustellen, dass die Legierung im Wesentlichen vollständig in der beta-Phase vorliegt, während zu starkes beta-Kornwachstum minimiert wird. Weil es erwünscht ist, dass der fertige maschinell bearbeitete Gegenstand innerhalb des Schmiedemantels im Wesentlichen durch den gesamten Schmiedeprozess hindurch oberhalb der beta-Transus-Temperatur bleibt, können erhitzte Werkzeuge benutzt werden. Der Fachmann auf dem Gebiet des Schmiedens wird verstehen, dass eine Viel falt spezifischer Werkzeug-Temperaturen und Dehnraten angewendet werden können, um diese Wirkung zu erzielen. Unabhängig von der speziell ausgeführten Schmiedeoperation können die hierin beschriebenen Ausführungsformen nach dem Schmieden angewendet werden. Im Allgemeinen kann jedoch das beta-Schmieden von alpha-beta-Titanlegierungen eine Höhenverminderung im postfinal geschmiedeten Gegenstand von mindestens 30% benutzen.
  • Nach Abschluss der finalen Schmiedestufe kann der postfinal geschmiedete Gegenstand einem Kühlprozess nach dem Schmieden unter Anwendung einer Vielfalt von Kühltechniken, wie sie dem Fachmann bekannt sind, unterworfen werden, wie, darauf jedoch nicht beschränkt, Gebläseluft-, Öl-, Gas- und Wasser-Abschrecken, um einen gekühlten Gegenstand nach dem Schmieden zu produzieren. Die Kühlrate dieses Kühlprozesses nach dem Schmieden kann kontrolliert werden, um einen Ausgleich zwischen Festigkeit und Duktilität im fertigen Gegenstand aufrechtzuerhalten. In einer Ausführungsform, von der beta-Transus-Temperatur bis etwa 371°C (etwa 700°F) kann die Kühlrate nach dem Schmieden allgemein von etwa 83°C/min bis etwa 222°C/min (etwa 150°F/min bis etwa 400°F/min) betragen. Diese Kühlrate nach dem Schmieden kann aufrechterhalten werden, bis der Gegenstand eine Temperatur von etwa 371°C (etwa 700°F) erreicht. Unterhalb etwa 371°C (etwa 700°F) ist die Kühlrate weniger signifikant und der Gegenstand kann mit irgendeiner Rate gekühlt werden.
  • Es ist zu bemerken, dass die Kühlrate, die für den Kühlprozess nach dem Schmieden benutzt wird, von verschiedenen Faktoren abhängig sein kann. In einigen Fällen kann die Kühlrate nach dem Schmieden aufgrund solcher Faktoren, wie, z. B., dem Schmiedeprozess, der Größe des Gegenstandsquerschnittes und der Kühlkonfigurationen nach dem Schmieden außerhalb des vorbeschriebenen Bereiches von etwa 83°C/min bis etwa 222°C/min (etwa 150°F/min bis etwa 400°F/min) liegen. Für die Zwecke der hierin beschriebenen Ausführungsformen hat die Kühlrate des Kühlprozesses nach dem Schmieden eine sekundäre Auswirkung auf die Duktilität, wobei die primäre Auswirkung der nachfolgend beschriebenen Wärmebehandlung zuzuschreiben ist.
  • Der nach dem Schmieden gekühlte Gegenstand kann dann bis zu einer Temperatur von etwa 92°C bis etwa 125°C (etwa 165°F bis etwa 225°F) unterhalb der beta-Transus-Temperatur lösungswärmebehandelt und für etwa 4 Stunden gehalten werden, um einen Lösungswärme-behandelten Gegenstand zu produzieren. Dieser Lösungswärme-behandelte Gegenstand kann dann einem kontrollierten Kühlprozess nach der Lösungsbehandlung unterworfen werden, um einen nach der Lösungsbehandlung gekühlten Gegenstand zu produzieren. Verfahren, die zur Anwendung im Lösungserhitzungsverfahren geeignet sind, sind dem Fachmann bekannt. Beispiele von Lösungswärme-Behandlungs-Verfahren können Wärmebehandeln in Luft, Vakuum oder inerten (z. B. Argon) Atmosphären einschließen. Der kontrollierte Kühlprozess nach der Lösungsbehandlung kann die signifikanteste Auswirkung auf das Erzielen der erwünschten Duktilität haben, und kann wiederum eine Vielfalt von Kühltechniken einschließen, die dem Fachmann bekannt sind, wie Gebläseluft-, Öl-, Gas- und Wasser-Abschrecken. Die Rate für das kontrollierte Abkühlen nach der Lösungsbehandlung kann von etwa 28°C/min bis etwa 111°C/min (etwa 50°F/min bis etwa 200°F/min) betragen.
  • Die Konfiguration des nach dem Schmieden gekühlten Gegenstandes, was ein maschinelles Rohbearbeiten nach der endgültigen Schmiedeoperation einschließen kann, und das spezifische Kühlverfahren können ausgewählt werden, um den erwünschten Bereich der kontrollierten Kühlrate nach der Lösungsbehandlung zu erzielen. In Abschnitten des Gegenstandes, wo Duktilität von geringerer Bedeutung ist, sind Raten des kontrollierten Kühlens nach der Lösungsbehandlung oberhalb des erwünschten Bereiches akzeptabel. In ähnlicher Weise sind Raten des kontrollierten Kühlens nach der Lösungsbehandlung, die unterhalb des erwünschten Bereiches liegen, in Abschnitten des Gegenstandes akzeptabel, wo eine geringere Festigkeit zulässig ist.
  • Nach dem kontrollierten Kühlen nach der Lösungsbehandlung kann der nach der Lösungsbehandlung gekühlte Gegenstand einer alpha-Phasen-Ausscheidungsbehandlung bei einer Temperatur von etwa 593°C (1.100°F) bis etwa 732°C (1.350°F) für eine Dauer von etwa 8 Stunden ausgesetzt werden, gefolgt von einem unkontrollierten Kühlen auf etwa Raumtemperatur, um einen fertigen Gegenstand zu produzieren. Diese Ausscheidungsbehandlung kann den fertigen Gegenstand mit seiner erwünschten Festigkeit ergeben, und sie kann in mehreren Stufen ausgeführt werden, um die Herstellung zu erleichtern. So kann, z. B., die alpha-Phasen-Ausscheidung in zwei oder mehrere Teile aufgespalten werden, um Restspannungen zu vermindern, die während Operationen der maschinellen Bearbeitung oder des Verbindens erzeugt worden sind.
  • In fertigen Gegenständen, die aus dem zuvor beschriebenen Verfahren resultieren, ist die Festigkeit vermindert, die Kriechbeständigkeit aufrechterhalten und die Duktilität im 45 Grad Winkel bis zu mindestens etwa 3% verbessert, verglichen mit konventionellen beta-behandelten und wärmebehandelten alpha-beta-Titanlegierungen. Duktilitäts-Dehnungs-Werte, wie sie hierin benutzt werden, werden unter Anwendung einer bei Raumtemperatur ausgeführten Zugtestdehnung in 45 Grad zum Kornfließen gemessen. Spezifischer kann der resultierende Endgegenstand einen mittleren Dehnungswert von mindestens etwa 5%, und in einer Ausführungsform von etwa 5% bis etwa 5,8%, aufweisen.
  • BEISPIEL
  • Eine systematische Untersuchung variabler thermischer Ansprechbeziehungen wurde ausgeführt an
    Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (nominal)-Legierung, die eine beta-Transus(βt)-Temperatur von etwa 952°C (etwa 1745°F) aufweist. Die Untersuchung wurde folgendermaßen ausgeführt:
    Ein Schmiedeknüppel wurde zu einem Durchmesser von etwa 20,3 cm (etwa 8 Zoll) und einer Länge von etwa 28,7 cm (etwa 10,5 Zoll) geschnitten und zu einer Nominaltemperatur von beta-Transus(βt) +28°C (50°F) erhitzt.
  • Der erhitzte Knüppel wurde dann zu einer Pfannkuchengestalt mit einem Durchmesser von etwa 33,0 cm (etwa 13 Zoll) und einer Dicke von etwa 10,2 cm (4 Zoll) beta-geschmiedet, was einer Verringerung der Schmiedehöhe von etwa 2,5:1 oder etwa 60% entsprach.
  • Der endgeschmiedete Gegenstand wurde dann einem Kühlprozess nach dem Schmieden unterworfen. Luftkühlen wurde benutzt, um den Gegenstand mit einer Rate von etwa 22°C (etwa 40°F) pro Minute zu kühlen, bis der Gegenstand Raumtemperatur erreichte.
  • Der nach dem Schmieden gekühlte Gegenstand wurde dann in vier Stücke geschnitten, wobei jedes Stück etwa 1/8 oder weniger des Gegenstandes umfasste. Die vier Stücke wurden dann für etwa 4 Stunden lösungswärmebehandelt, wobei jedes Stück bei einer anderen Temperatur behandelt wurde, wie im Folgenden ausgeführt:
    Stück 1: 924°C (1.695°F) oder βt –28°C (50°F)
    Stück 2: 896°C (1.645°F) oder βt –56°C (100°F)
    Stück 3: 868°C (1.595°F) oder βt –83°C (150°F)
    Stück 4: 841°C (1.545°F) oder βt –111°C (200°F)
  • Die lösungswärmebehandelten Stücke wurden dann einem kontrollierten Kühlprozess nach der Lösungsbehandlung unterworfen, bei dem die lösungswärmebehandelten Stücke mit einer der folgenden nominellen Raten gekühlt wurden:
    etwa 22°C/min (etwa 40°F/min)
    etwa 56°C/min (etwa 100°F/min)
    etwa 94°C/min (etwa 170°F/min) oder
    etwa 333°C/min (etwa 600°F/min).
  • Nachdem auf Raumtemperatur abgekühlt worden war, wurde jedes Stück einem alpha-Phasen-Ausscheidungsprozess für etwa 8 Stunden unterworfen, wobei die Stücke bei einer der folgenden Temperaturen wärmebehandelt wurden, gefolgt von einem Luftkühlen bis etwa Raumtemperatur:
    593°C (1.100°F), 621°C (1.150°F) oder 649°C (1.200°F).
  • Die resultierenden fertigen Gegenstände wurden dann geschnitten, um Zugtestproben bei nominell 45 Grad zum Kornfließen zu produzieren.
  • Ein Zugtest bei Raumtemperatur wurde unter Anwendung von ASTM E8 ausgeführt. Die resultierenden Dehnungsdaten erwiesen sich als stark abhängig von der Kühlrate von der Lösungstemperatur, wie in 1 gezeigt. Für jede Kühlrate repräsentieren die in 1 gezeigten Daten einen Mittelwert zwischen 6 und 9 Datenpunkten, die während wiederholter Tests gesammelt wurden, die wie vorstehend beschrieben ausgeführt wurden.
  • Diese Beschreibung benutzt Beispiele zum Offenbaren der Erfindung, einschließlich der besten Art und auch, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen und zu benutzen. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele einschließen, wie sie sich für den Fachmann ergeben. Solche anderen Beispiele sollen in den Umfang der Ansprüche fallen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortlaut der Ansprüche nicht unterscheiden oder wenn sie äquivalente Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden vom Wortlaut der Ansprüche einschließen.
  • Verfahren zum Verbessern mechanischer Eigenschaften beta-behandelter alpha-beta-Titanlegierungs-Gegenstände einschließlich des Schmiedens des Legierungsgegenstandes oberhalb der beta-Transus-Temperatur, um einen postfinal geschmiedeten Gegenstand zu produzieren, Aussetzen des postfinal geschmiedeten Gegenstandes gegenüber einem Kühlprozess nach dem Schmieden, um einen gekühlten Gegenstand nach dem Schmieden zu produzieren, Lösungswärmebehandeln des nach dem Schmieden gekühlten Gegenstandes bis zu einer Temperatur unterhalb der beta-Transus-Temperatur, um einen lösungswärmebehandelten Gegenstand zu produzieren, Aussetzen des lösungswärmebehandelten Gegenstandes gegenüber einem kontrollierten Kühlprozess nach der Lösungsbehandlung, um einen nach der Lösungsbehandlung gekühlten Gegenstand zu produzieren und alpha-Phasen-Ausscheidungsbehan deln des nach der Lösungsbehandlung gekühlten Gegenstandes, um einen Endgegenstand mit einem mittleren Dehnungswert von mindestens 3% zu erhalten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - T. Krull et al., Mechanical Properties of β-processed Ti-6246; Ti-2003 Science and Technology; Proceedings of the 10th World Conference an Titanium, Hamburg, Germany; 13.–18. Juli 2003, Seiten 1871–1878 [0005]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Verbessern mechanischer Eigenschaften beta-behandelter alpha-beta-Titanlegierungs-Gegenstände, umfassend: Schmieden des Legierungsgegenstandes oberhalb der beta-Transus-Temperatur, um einen postfinal geschmiedeten Gegenstand zu produzieren; Aussetzen des postfinal geschmiedeten Gegenstandes einem Kühlprozess nach dem Schmieden, um einen nach dem Schmieden gekühlten Gegenstand zu produzieren; Lösungswärmebehandeln des nach dem Schmieden gekühlten Gegenstandes bis zu einer Temperatur unterhalb der beta-Transus-Temperatur, um einen lösungswärmebehandelten Gegenstand zu produzieren; Aussetzen des lösungswärmebehandelten Gegenstandes einem kontrollierten Kühlprozess nach dem Lösungsbehandeln, um einen nach dem Lösungsbehandeln gekühlten Gegenstand zu produzieren, und alpha-Phasen-Ausscheidungsbehandeln des nach dem Lösungsbehandeln gekühlten Gegenstandes, um einen Endgegenstand mit einem mittleren Dehnungswert von mindestens 3% zu erhalten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Schmieden des Legierungsgegenstandes bei einer Temperatur von 952°C bis 996°C (1.745°F bis 1.825°F).
  3. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend das Lösungswärmebehandeln des nach dem Schmieden ge kühlten Gegenstandes bis zu einer Temperatur von 92°C bis 125°C (165°F bis 225°F) unterhalb der beta-Transus-Temperatur für vier Stunden.
  4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei der kontrollierte Kühlprozess nach dem Lösungsbehandeln das Kühlen des lösungswärmebehandelten Gegenstandes bei einer kontrollierten Kühlrate nach dem Lösungsbehandeln von 28°C/min bis 111°C/min (50°F/min bis 200°F/min) umfasst.
  5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, umfassend ein alpha-Phasen-Ausscheidungsbehandeln des nach der Lösungsbehandlung gekühlten Gegenstandes bei einer Temperatur von 593°C bis 732°C (1.100°F bis 1.350°F) für acht Stunden.
  6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, worin der fertige Gegenstand einen mittleren Dehnungswert von 5% bis 5,8% aufweist.
  7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, worin der Titanlegierungs-Gegenstand Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo umfasst.
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