[發(fā)明專利]一種減弱高鈮鈦鋁合金相變織構(gòu)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810045386.6
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108220850B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊光;任威;宋文杰;劉延輝;王朋義;于旻
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C22F1/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開一種減弱高鈮鈦鋁合金相變織構(gòu)的方法，屬于金屬熱加工技術(shù)領(lǐng)域，通過β單相區(qū)預(yù)變形減弱鈦鋁合金的相變織構(gòu)，操作簡單、周期短，大幅度地降低了生產(chǎn)成本。相對于熱處理方法，本發(fā)明的周期較短。與硼元素添加方法相比，通過在高鈮鈦鋁合金的β單相區(qū)進(jìn)行預(yù)變形，可使粗大長條狀的TiB發(fā)生破碎，從而增加了促使非織構(gòu)α相的異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)。同時(shí)，由于TiB與β相的變形機(jī)制不同，在預(yù)變形過程中TiB與β相的位向關(guān)系發(fā)生了變化，使其原本遵循的位向關(guān)系：{110}_β‖(001)_TiB和111_β‖[010]_TiB被破壞，從而保證了由硼化物上析出的α相均為非織構(gòu)α相，減小了高鈮鈦鋁合金應(yīng)力集中，同時(shí)使裂紋擴(kuò)展通道隨機(jī)化，減弱了合金的開裂傾向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬熱加工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種減弱高鈮鈦鋁合金相變織構(gòu)的方法。

背景技術(shù)

鈦鋁合金具有低密度、高比剛、高比強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天及汽車制造領(lǐng)域極具應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的鈦鋁合金使用溫度范圍在650℃～750℃，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用范圍。為了提高鈦鋁合金的服役溫度，通常在鈦鋁合金中添加Nb、W等高熔點(diǎn)元素，形成成分范圍為Ti-(40-45)Al-(5-10)Nb的高鈮鈦鋁合金體系，提高了鈦鋁合金的高溫強(qiáng)度及抗氧化性能，使其服役溫度達(dá)到了800℃-900℃。由于強(qiáng)β穩(wěn)定化元素Nb、W的添加，合金的凝固路徑由包晶凝固轉(zhuǎn)變?yōu)棣履蹋渚唧w的相變序列為：L→L+β→β→β+α→α→α+γ→α₂+γ。對于高鈮鈦鋁合金而言，α相的尺寸與取向決定了(α₂+γ)片層結(jié)構(gòu)的特征，進(jìn)一步對合金的力學(xué)性能產(chǎn)生顯著影響。在高鈮鈦鋁合金中，α相主要來源于β→α固態(tài)相變。在該相變過程中，α相由母相β析出，兩者滿足位向關(guān)系Burgers位向關(guān)系：{011}_β//(0001)_α以及1-11_β//11-20_α，在后續(xù)的α→γ相變過程中，γ由無序的α中析出，兩相滿足Blackburn位相關(guān)系{111}_γ//(0001)_α以及1-10_γ//11-20_α。從上述相變過程及位向關(guān)系可以看出片層界面的取向?yàn)閧110}_β，由于在β相中只存在六個(gè)等效的(110)面，因此由單一β相中析出的片層結(jié)構(gòu)在任意截面上最多存在六種取向，即存在擇優(yōu)取向。再者由于變體選擇效應(yīng)進(jìn)一步使α相的取向不隨機(jī)，這種具有取向集中的α相被稱之為相變織構(gòu)。相變織構(gòu)含量過高會(huì)導(dǎo)致高鈮鈦鋁合金室溫塑性降低，焊接過程中產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

目前，降低高鈮鈦鋁合金相變織構(gòu)含量方法主要包括：硼元素添加和熱處理，硼元素添加可顯著降低相變織構(gòu)相含量，但粗大長條狀的TiB脆性顯著，在受載過程中會(huì)促進(jìn)裂紋的萌生與擴(kuò)展，顯著降低了鈦鋁合金的室溫塑形及加工性能。熱處理可顯著降低相變織構(gòu)的含量，但其是以長的保溫時(shí)間或慢的冷速為代價(jià)，一方面會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率的大幅度降低，另一方面會(huì)導(dǎo)致α晶粒的急劇長大，從而形成粗大的片層結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種減弱高鈮鈦鋁合金相變織構(gòu)的方法，能夠減弱高鈮鈦鋁合金相變織構(gòu)，使高鈮鈦鋁合金中存在的粗大長條狀的硼化物發(fā)生破碎，減小了高鈮鈦鋁合金應(yīng)力集中，同時(shí)使裂紋擴(kuò)展通道隨機(jī)化，減弱了合金的開裂傾向

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種減弱高鈮鈦鋁合金相變織構(gòu)的方法，包括如下步驟：

步驟S1，將待處理高鈮鈦鋁合金置于保護(hù)氣體中，其中，保護(hù)氣體為惰性氣體；

步驟S2，將處于保護(hù)氣體中的待處理高鈮鈦鋁合金加熱至β單相區(qū)，保溫2～5min；

步驟S3，對經(jīng)步驟S2處理的高鈮鈦鋁合金進(jìn)行預(yù)變形處理，其中，變形的真應(yīng)變量為40％～60％，變形的應(yīng)變速率為2^-s～0.02^-s；