[發明專利]一種提高TC6鈦合金高溫抗壓性能的方法

在審

• 申請號: 201610142701.8
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105624596A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 閆志剛;趙曉潔;諶巖;楊猛;劉建華
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C22C14/00
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續京沙

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，特別涉及一種鈦合金的加工方法。

背景技術

TC6鈦合金具有普通鈦合金比強度高、抗腐蝕性好等優點外，還具有良好的 熱強性，是航空航天等工業上應用最為廣泛的鈦合金之一，可在400～450℃下 長時間服役。因此，提高TC6鈦合金在高溫條件下的力學性能，特別是高溫抗壓 強度，具有十分重要的工程意義。目前，提高TC6鈦合金強度的方法主要是形變 熱處理和淬火時效。采用上述方法可在工業上應用，但存在工序復雜、變形及 熱處理制度控制嚴格，甚至滿足不了一些工件的性能要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種方法簡單、操作方便、質量穩定的提高TC6鈦合 金高溫抗壓性能的方法。本發明主要是使高溫TC6鈦合金在液氮中冷卻。

本發明的步驟如下：

(1)加工材料：TC6鈦合金，其化學成分質量分數wt％為：Al5.5％～7.0％， Mo2.0％～3.0％，Cr0.8％～2.3％，Fe0.2％～0.7％，，Si0.15％～0.4％，雜質≤0.40， 其余為Ti；

(2)加熱溫度：980℃～1020℃；

(3)保溫時間：20～40min；

(4)冷卻方式：浸入液氮中(-196℃)停留10～30min后取出。

本發明由于采用液氮冷卻處理方法，可使TC6鈦合金組織中出現細針狀馬氏 體(α′)，使合金組織內晶界密度增大，增加了位錯運動障礙數目，起到晶界強 化作用，再者，液氮冷卻處理產生的冷縮作用可使材料內部的空位和微孔等缺 陷得到改善，提高了材料的致密度；此外，深冷處理后TC6鈦合金組織中的亞穩 定相馬氏體在高溫(300℃以上)時將發生分解，形成彌散的α+β組織，起到了 彌散強化作用，從而提高了TC6鈦合金在高溫條件下的抗壓強度。

本發明與現有技術相比具有如下優點：本發明工藝方法簡單、操作方便、 質量穩定，有效地提高TC6鈦合金高溫抗壓性能，抗壓強度可提高10％以上， 適合于工業化生產。

附圖說明

圖1是本發明實施例1TC6鈦合金的壓縮斷口形貌電鏡圖，(a)為深冷處理 前；(b)為深冷處理后。

具體實施方式

實施例1

所用材料為TC6鈦合金，其化學成分(質量分數wt％)為：Ti88.57％、Al 6.21％、Mo2.58％、Cr1.87、Fe0.43、Si0.34；將上述成分的退火態鈦合金棒料 在KLX-13A型高溫電阻爐內加熱到980℃保溫40min后，快速浸入液氮中(-196 ℃)停留30min。用Gleeble-3500型熱模擬試驗機測試其在500℃時的抗壓強度。 其抗壓強度的測試結果見表1。

實施例2

所用材料為TC6鈦合金，其化學成分(質量分數wt％)為：Ti89.83％、Al 5.5％、Mo3.0％、Cr0.8、Fe0.69、Si0.15、雜質0.3.；將上述成分的退火態鈦合 金棒料在KLX-13A型高溫電阻爐內加熱到1020℃保溫20min后，快速浸入液氮 中(-196℃)停留10min。用Gleeble-3500型熱模擬試驗機測試其在500℃時的 抗壓強度。其抗壓強度的測試結果見表1。

實施例3

所用材料為TC6鈦合金，其化學成分(質量分數wt％)為：Ti88.36％、Al 7.0％、Mo2.0％、Cr2.3、Fe0.2、Si0.04、雜質0.10；將上述成分的退火態鈦合 金棒料在KLX-13A型高溫電阻爐內加熱到1000℃保溫30min后，快速浸入液氮 中(-196℃)停留20min。用Gleeble-3500型熱模擬試驗機測試其在500℃時的 抗壓強度。其抗壓強度的測試結果見表1。

表1不同狀態下TC6鈦合金在500℃時的抗壓強度測試結果

上述實驗結果表明：采用本發明方法可有效地提高TC6鈦合金的高溫抗壓 強度，較同溫度實施例前TC6鈦合金的抗壓強度提高了10％以上。