[發(fā)明專利]一種低密度鈮合金的第二相彌散析出熱處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711330881.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN108070804B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白潤(rùn);王峰;鄭欣;劉輝;蔡小梅;夏明星;薛建嶸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號(hào): C22F1/18
• 分類號(hào): C22F1/18;C22C27/02;C22C30/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發(fā)明公開了一種低密度鈮合金的第二相彌散析出熱處理方法，該方法首先將低密度鈮合金進(jìn)行高溫固溶處理，然后再加工變形20％～40％，最后在固溶溫度以下進(jìn)行淬火處理。本發(fā)明根據(jù)低密度鈮合金的特點(diǎn)，結(jié)合第二相析出規(guī)律機(jī)制，避免TiC在晶界析出，在晶內(nèi)聚集長(zhǎng)大。本發(fā)明通過該熱處理方法可獲得TiC相在整個(gè)基體彌散、細(xì)小析出的合金材，實(shí)現(xiàn)對(duì)低密度鈮合金組織結(jié)構(gòu)、性能的最優(yōu)化調(diào)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低密度鈮合金的第二相彌散析出熱處理方法。

背景技術(shù)

鈮合金是難熔金屬中密度最小的材料，室溫塑性好，焊接性能優(yōu)異，1100℃～1650℃下仍有較高的強(qiáng)度，在航天飛行器、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、火箭等高溫結(jié)構(gòu)部位都有廣泛的應(yīng)用。

為滿足航空航天更高比強(qiáng)度的要求，西北有色金屬研究院研發(fā)出新型低密度鈮合金，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分組成：Ti 26％～35％，Al 4％～10％，V 5％～10％，Zr 0.5％～5％，Mo 0～5％，C 0.01％～0.1％，余量為Nb和不可避免的雜質(zhì)，所述低密度鈮合金的密度為5.5g/cm3～6.4g/cm3，利用Nb和Ti可以無限固溶的特征，以Nb-Ti為基，添加一定量的Al，進(jìn)一步降低密度；添加少量Zr、V、Cr等元素，實(shí)現(xiàn)固溶強(qiáng)化；添加少量C元素，與基體中的Ti結(jié)合形成TiC，實(shí)現(xiàn)第二相彌散強(qiáng)化。該類合金為bcc體心立方結(jié)構(gòu)，比鎳基合金密度低、熔點(diǎn)高、強(qiáng)度高，焊接性能優(yōu)良，抗蝕性強(qiáng)，具有較高的比強(qiáng)度，已成為中等溫度結(jié)構(gòu)件的候選材料。

根據(jù)第二相粒子理論，添加TiC可阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高合金的塑性變形抗力，第二相顆粒越細(xì)小、越彌散，對(duì)合金的強(qiáng)度提高越明顯。目前低密度鈮合金均是滿足高溫條件下的使用要求，需在較高溫度下熱加工或退火，若處理不當(dāng)，會(huì)促使第二相在晶界區(qū)域析出，在晶內(nèi)聚集長(zhǎng)大，如附圖1所示，為低密度鈮合金顯微金相組織圖，從圖中很明顯可觀察到，1150℃下保溫60min，第二相明顯沿晶界析出、長(zhǎng)大。第二相沿晶界析出，會(huì)導(dǎo)致裂紋沿晶界萌生與擴(kuò)展。在晶界上形成富集區(qū)的同時(shí)在晶界兩邊出現(xiàn)貧化區(qū)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致合金塑性迅速下降，甚至發(fā)生脆斷。為此，需要發(fā)展一種新的、可行性較強(qiáng)的熱處理技術(shù)，通過該技術(shù)一方面促進(jìn)第二相在整個(gè)金屬基體中彌散析出，另一方面盡量降低第二相的析出長(zhǎng)大，滿足低密度鈮合金的服役要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供為了一種低密度鈮合金的熱處理方法。該熱處理方法解決低密度鈮合金熱加工或熱處理時(shí)容易導(dǎo)致TiC相沿晶界析出的問題，本發(fā)明的熱處理方法結(jié)合低密度鈮合金中TiC析出規(guī)律機(jī)制，提供了一種第二相彌散析出熱處理方法。通過該方法，可獲得TiC在晶內(nèi)彌散、細(xì)小析出的組織結(jié)構(gòu)，從而保證合金強(qiáng)度、塑性，實(shí)現(xiàn)對(duì)低密度鈮合金組織結(jié)構(gòu)、性能的最優(yōu)化調(diào)控。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種低密度鈮合金的第二相彌散析出熱處理方法，其特征在于：該方法為：首先將低密度鈮合金進(jìn)行高溫固溶處理，然后再加工變形，最后在低密度鈮合金中雜質(zhì)C元素的固溶溫度1250℃以下進(jìn)行淬火處理。

本發(fā)明所用的低密度鈮合金由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分組成：Ti 26％～35％，Al4％～10％，V 5％～10％，Zr 0.5％～5％，Mo 0～5％，C 0.01％～0.1％，余量為Nb和不可避免的雜質(zhì)，所述低密度鈮合金的密度為5.5g/cm3～6.4g/cm3。

上述一種低密度鈮合金的第二相彌散析出熱處理方法，其特征在于：所述高溫固溶處理的溫度為1250℃～1450℃，保溫時(shí)間為1h～3h；所述加工變形的變形量為20％～40％；所述淬火處理的方式為水淬，所述水淬的溫度為1050～1250℃，時(shí)間為10min～30min。