[發明專利]一種鈦合金模擬鍛件熱處理方法

無效

• 申請號: 201210235015.7
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN102735526A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 王清瑞;王慶如;沙愛學;李興無;弭光寶
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: G01N1/44
• 分類號: G01N1/44
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術領域

本發明屬于金屬材料科學技術領域，涉及一種鈦合金模擬鍛件熱處理方法。

背景技術

鈦合金具有比強度高、耐腐蝕性好、耐高溫等突出的優點，所以在飛機和發動機上的用量不斷增加，一些高性能的新型鈦合金及制造技術也在不斷創新。熱處理是制造鈦合金鍛件的關鍵技術之一，最終決定著鍛件的組織和力學性能。所以最好是直接采用鍛件進行熱處理試驗，但鈦合金又屬于稀有金屬，價格昂貴，為了節省試驗材料和縮短試驗周期，通常先采用金相試樣和拉伸試樣坯料進行熱處理試驗。然而對比試驗證明，含有爐冷和空冷工藝的鈦合金鍛件熱處理與試樣或試樣坯料熱處理得到的組織和性能卻有著很大差別，原因是試樣或試樣坯料在爐冷和空冷過程中比鍛件冷卻的速度快很多。尤其是對于冷卻速度敏感的淬透性低的鈦合金影響更大。因此試樣或試樣坯料熱處理不能代替鍛件熱處理。為了解決冷卻速度問題，一種方法是在試樣或試樣坯料爐冷過程中采用臺階式降溫－保溫的方法降低冷卻速度，但這種方法不僅操作麻煩，而且也很難控制與鍛件的實際冷卻速度相一致。

發明內容

本發明就是針對現有鈦合金熱處理所存在的問題而設計提供一種鈦合金模擬鍛件熱處理方法。本發明的技術解決方案是：

1）選取一種鈦合金材料，作為模擬鍛件，模擬鍛件上線切割加工有用于安裝熱處理試驗材料試樣坯料的通孔；

2）在熱處理試驗材料上采用線切割方法切取拉伸試樣坯料或金相試樣，將拉伸試樣坯料或金相試樣鑲入上述模擬鍛件的孔型中，拉伸試樣坯料的一端用鈦合金材料堵上，金相試樣的兩頭用鈦合金材料堵上，使模擬鍛件恢復成一個完整的鍛件，拉伸試樣坯料和堵頭與孔型的間隙為0.2～0.5mm；

3）將鑲有拉伸試樣坯料或金相試樣的模擬鍛件進行設定的各種熱處理試驗，然后將熱處理后的拉伸試樣坯料和金相試樣從模擬鍛件中取出，制備試樣后，進行性能測試和組織檢驗。

所述的鈦合金模擬鍛件的材料最好是與鈦合金熱處理試驗材料化學成分相同或鈦合金類型相同。

所述模擬鍛件上的通孔為圓型、正方型或長方型。

本發明具有的優點和有益效果：

該方法是在與熱處理試驗用鍛件尺寸相同的鈦合金模擬鍛件上，按設定位置采用線切割方法加工出試樣坯料孔型，將熱處理試驗用鍛件線切割加工的試樣坯料或金相試樣鑲入該孔型，由于鑲嵌的間隙很小，又能恢復成一個整體鍛件，故稱其為模擬鍛件，再對該模擬鍛件進行熱處理，處理后將試樣坯料和試樣取出可以很快加工成試樣并進行測試和觀察。由于模擬鍛件與試驗用鍛件尺寸相同，其熱處理過程也相同，所以鑲入模擬鍛件的試樣坯料或試樣的組織和性能與試驗用鍛件的組織和性能是一樣的。這樣就可以用試樣坯料或試樣鑲入模擬鍛件代替鍛件進行熱處理，不僅節省了大量昂貴的鈦合金材料，而且可以大大縮短試驗周期。

模擬鍛件熱處理方法的另外一個優點是其所用試樣坯料之間的性能均勻性比試驗用鍛件的要好。因為試樣坯料尺寸小，即使是多個，也可以在試驗鍛件的一小塊上切取。但多個試驗小鍛件，就只能從試驗鍛件的不同位置上切取。該方法還特別適用于不同鈦合金材料的淬透性研究，只要選取一個模擬鍛件，在設定的、距離表面不同深度位置加工試樣坯料孔型，鑲入不同鈦合金材料試樣坯料進行熱處理，就可得到不同鈦合金材料更準確的淬透性比較結果。因為它們的熱處理條件是完全一樣的。

附圖說明

圖1是本發明實施例的模擬鍛件拉伸試樣坯料孔型以及金相試樣和拉伸試樣坯料安裝示意圖。

圖2是本發明實施例1中經同樣熱處理的金相試樣A和鑲入模擬鍛件的金相試樣B以及試驗鍛件（I）的金相試樣C的顯微組織對比，放大倍數500倍。

具體實施方式

以下將對本發明技術方案作進一步的詳述，其所取的材料形狀和尺寸不僅限于此，它可按要求設定。

該方法的步驟是：1－模擬鍛件；2，4，6－堵頭；3－金相試樣；5－拉伸試樣坯料。

（1）選取一種鈦合金材料，最好是與熱處理試驗材料的化學成分相同或相近。在該材料鍛件（或棒材）上切取一個尺寸為70mm×75mm×85mm的模擬鍛件，其尺寸即為熱處理試驗鍛件所用尺寸，它可以切出5個縱向拉伸和5個橫向拉伸試樣坯料5以及3個斷裂韌度試樣坯料3。

（2）在該模擬鍛件上，在70mm×75mm截面中央采用φ0.18mm鉬絲線切割加工出間隔3mm、2~3個φ13.35mm×85mm圓孔型。