[發明專利]一種Ti-6242鈦合金三態組織鍛件的制備方法

在審

• 申請號: 201811510266.5
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109371347A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 鄧瑞剛;秦衛東;唐軍;梁艷;王哲;韓何巖
• 申請（專利權）人: 陜西宏遠航空鍛造有限責任公司
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陸峰

本發明涉及一種Ti?6242鈦合金三態組織鍛件的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：步驟一將經過兩相區鍛造的Ti?6242鈦合金鍛件在相變點下10～25℃溫度范圍內進行近β固溶熱處理，保溫系數按0.8min/mm進行，熱后空冷，獲得初生α相含量為5％～35％的雙態組織；步驟二將步驟一得到的雙態組織鍛件在低于步驟一熱處理溫度5～20℃的溫度下進行重復固溶熱處理，保溫系數按0.8min/mm進行，熱后快冷，獲得由5％～35％初生α相、10％～30％條狀α相和β轉變組織組成的三態組織Ti?6242鈦合金鍛件；步驟三將步驟二得到的三態組織Ti?6242鈦合金鍛件進行時效熱處理。本發明有效解決了新型航空發動機大型Ti?6242鈦合金鍛件強度與持久性能匹配性差的問題，大大提高了鍛件性能儲備，提高了發動機的安全性。

技術領域

本發明涉及鈦合金熱加工技術領域。

背景技術

Ti6242鈦合金是一種近α型鈦合金，該合金是在Ti-Al基α固溶體基礎上，同時加入Sn和Zr，通過固溶強化使合金的高溫抗蠕變性能得到明顯的改進，Al、Sn和Zr的綜合作用下，使合金獲得良好的高溫強度，直到540℃還有較高的強度。主要用于制造航空發動機的壓氣機機匣和飛機蒙皮等，近年來還被大量應用于航空發動機壓氣機盤類件制造。

發動機用Ti-6242鈦合金鍛件通常是在兩相區鍛造成形，鍛造后采用近β熱處理+空冷獲得雙態組織，基本可滿足強度895MPa、屈服830MPa、延伸率10％、1170MPa缺口持久時間不小于5小時的技術要求，而隨著發動機水平的不斷提高，發動機鍛件尺寸越來越大，傳統雙態組織鍛件時常出現強度不滿足的情況，雖然通過近β熱處理后快冷(水冷、油冷)的方法可以有效提高強度，但這種方法不可避免地會帶來持久性能及塑性損失，造成室溫缺口持久或室溫塑性不滿足的情況。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：為了解決雙態組織Ti-6242鈦合金鍛件不能較好地滿足大型空發動機對強度及持久性能的要求，提出一種三態組織Ti-6242鈦合金鍛件的制備方法，使Ti-6242鈦合金鍛件強度水平大幅度提升，達到強度1000MPa、屈服900MPa以上，且持久性能與塑性同時到改善。

本發明的技術方案是：

步驟一

將經過兩相區鍛造的Ti-6242鈦合金鍛件在相變點下10～25℃溫度范圍內進行近β固溶熱處理，保溫系數按0.8min/mm進行，熱后空冷，獲得初生α相含量為5％～35％的雙態組織。

步驟二

將步驟一得到的雙態組織鍛件在低于步驟一熱處理溫度5～20℃的溫度下進行重復固溶熱處理，保溫系數按0.8min/mm進行，熱后快冷(油冷或水冷)，獲得由5％～35％初生α相、10％～30％條狀α相和β轉變組織組成的三態組織。

本步驟在低于步驟一溫度5～20℃溫度下進行重復固溶熱處理，根據相平衡原理，鍛件整體α相含量相比步驟一固溶處理溫度下會相應增加，但由于鍛件未發生變形，單純熱處理過程初生α相含量并不會增加，因此α相含量的增加是通過β轉變組織中次生α相的長大來實現的，使得部分次生α相由步驟一得到的片層長大成為粗板條。熱處理后快冷(油冷或水冷)，使從高溫β相中析出的次生α相來不及長大，得到遠細于步驟一風冷得到的β轉變組織。

步驟三

將步驟二得到的三態組織鍛件進行時效熱處理，獲得強度1000Mpa以上，延伸率10％以上、1170MPa缺口持久時間5小時以上的高性能三態組織Ti-6242鈦合金鍛件。

由于步驟二熱處理后采取快冷，鍛件組織保留了高的畸變能，在本步驟時效過程中β轉變組織析出的強化相獲得更多的形核點，因此強化相更加彌散、細小，大大提高了鍛件的強度，同時步驟二生成的粗的板條組織提高了鍛件持久性能與塑性。

優選地，本發明用于發動機Ti-6242鈦合金壓氣機盤制造。