[發明專利]一種Ti2

有效

• 申請號: 202010160709.3
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111188000B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 吳杰;田曉生;盧正冠;崔瀟瀟;李一平;徐磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C22F1/02;B22F3/15;B22F3/24;C22C14/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

本發明公開了一種Ti₂AlNb合金構件的去應力退火熱處理工藝，屬于粉末冶金鈦合金領域。該工藝包括步驟：(1)將機械加工后的Ti₂AlNb合金構件置于真空退火爐中；(2)去應力退火熱處理：熱處理溫度為575～625℃，保溫時間為2～4h；(3)熱處理保溫階段完成后，停止加熱，隨爐冷卻至150～200℃，然后爐內通氬氣冷卻至室溫。本發明可以減少粉末Ti₂AlNb合金復雜構件機械加工后的殘余應力，從而降低構件開裂的風險。

技術領域

本發明涉及粉末冶金鈦合金技術領域，具體涉及一種粉末Ti₂AlNb 合金機械加工后去應力退火熱處理工藝。

背景技術

Ti₂AlNb合金是以正交結構O相為主要組成相的Ti-Al系金屬間化合物合金，在650～750°C具有優異的強度、斷裂韌性、抗蠕變性能，且具有較低的密度和良好的抗氧化能力，因此Ti₂AlNb合金在航空發動機熱端部件有著很強的應用潛力。Ti₂AlNb合金復雜構件目前主要采用精密鑄造或者分體鍛造后焊接的成形工藝，精密鑄造存在難以徹底解決的縮孔、疏松、成分偏析等鑄造缺陷，造成廢品率高，超差使用普遍；鍛造結合焊接方法存在材料利用率低、焊接接頭存在開裂風險的弊端，難以滿足現代航空發動機高可靠性和減重的要求。

粉末冶金近凈成形技術是一種將熱等靜壓技術與計算機輔助模具設計制造相結合的直接成形技術，與精鑄技術相比，具有成分均勻無宏觀偏析、組織細密均勻、性能可靠性高、各向同性、易于進行超聲檢測等優點，特別適合制備具有復雜型腔的構件，材料利用率接近100％，性能逼近甚至優于變形合金。

但用粉末冶金工藝制備的粉末Ti₂AlNb合金也有其自身的缺點， Ti₂AlNb合金屬于脆性的金屬間化合物，在機加工后構件內殘余應力的作用下極易開裂，從而影響構件的后續服役。

發明內容

本發明的目的在于提供一種粉末Ti₂AlNb合金機械加工后去應力退火熱處理工藝，該熱處理工藝能夠降低粉末Ti₂AlNb合金機械加工后開裂的風險，其特征在于：真空退火熱處理的工藝參數為：575～625°C保溫2～4h，真空退火熱處理的真空度優選為10^-2～10^-4Pa；熱處理保溫階段完成后，停止加熱，隨爐冷卻至150～200°C，然后通氬氣冷卻至室溫。本發明可以減少粉末Ti₂AlNb合金復雜構件機械加工后的殘余應力，從而降低構件開裂的風險。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種Ti₂AlNb合金構件的去應力退火熱處理工藝，該工藝包括如下步驟：

(1)將機械加工后的Ti₂AlNb合金構件置于真空退火爐中；

(2)去應力退火熱處理：熱處理溫度為575～625℃，優選為595～605 ℃，保溫時間為2～4h，優選為2～3h；

(3)熱處理保溫階段完成后，停止加熱，隨爐冷卻至150～200°C，然后爐內通氬氣冷卻至室溫。

所述Ti₂AlNb合金構件采用粉末冶金工藝制備(如熱等靜壓工藝，可參考申請號為201910773601.9的專利制備)，進行機械加工后置于真空退火爐內進行熱處理。

上述步驟(2)去應力退火熱處理過程中，爐內真空度為10^-2～10^-4Pa。

上述步驟(2)去應力退火熱處理過程中，升溫速率小于8°C/min。

本發明工藝能夠減少Ti₂AlNb合金構件機械加工后的殘余應力，從而降低構件開裂的風險。