[發(fā)明專利]一種提高Ti2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010882159.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112063945B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙子博;王清江;劉建榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): C22F1/18
• 分類號(hào): C22F1/18;C22C14/00;C22C30/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發(fā)明公開(kāi)了一種提高Ti₂AlNb基合金持久和蠕變性能的熱處理工藝，其特征在于，熱處理的步驟為：步驟一：將Ti₂AlNb基合金鍛件在β轉(zhuǎn)變溫度以下40～10℃進(jìn)行第一重?zé)崽幚恚瑹嵬负蟊?～4h后水冷或空冷；步驟二：然后將合金在低于步驟一熱處理溫度20℃以上，且在900～1020℃范圍內(nèi)進(jìn)行第二重?zé)崽幚恚瑹嵬负蟊?～4h后水冷或油冷；步驟三：最后將合金在700～820℃保溫6～40h后空冷，得到由等軸α2/O相、粗板條狀α2/O相和細(xì)板條狀O相組成混合組織。與傳統(tǒng)固溶+時(shí)效兩重?zé)崽幚淼玫降碾p態(tài)組織相比，上述熱處理工藝得到的混合組織具有優(yōu)異室溫塑性的同時(shí)具有良好的持久和蠕變抗力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種提高Ti₂AlNb基合金持久和蠕變性能的熱處理工藝。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)的固溶體強(qiáng)化為主要鈦合金不同，Ti₂AlNb基合金是以中間化合物強(qiáng)化，Ti₂AlNb合金長(zhǎng)程有序的晶體結(jié)構(gòu)和金屬鍵與共價(jià)鍵的混合鍵合方式使得其具有優(yōu)異的高溫性能，但同時(shí)這種長(zhǎng)程有序的結(jié)構(gòu)中可開(kāi)動(dòng)的滑移系數(shù)目有限、超結(jié)構(gòu)位錯(cuò)柏氏矢量大、位錯(cuò)交滑移困難，這些因素使 Ti₂AlNb合金的塑性和韌性較低，解決Ti₂AlNb合金的強(qiáng)塑性匹配是實(shí)用化的前提。

對(duì)于成分固定的合金，其力學(xué)性能主要由顯微組織決定。Ti₂AlNb合金環(huán)件和葉片用鍛件通常是在β相變點(diǎn)以下溫度鍛造成形，鍛造后采用固溶+ 時(shí)效兩重?zé)崽幚淼玫诫p態(tài)組織。合金的性能受固溶溫度的影響較大，固溶溫度較低時(shí)，合金的塑性好，但其高溫持久、蠕變抗力偏低，提高固溶溫度，會(huì)使合金強(qiáng)度、高溫持久和蠕變抗力增加，但塑性低。因此有必要研究一種熱處理工藝，在保持合金具有良好室溫塑性的同時(shí)具有優(yōu)異的高溫持久和蠕變抗力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)Ti₂AlNb合金鍛件在常規(guī)固溶時(shí)效后合金的塑性和高溫蠕變、持久性能很難匹配的難題。本發(fā)明通過(guò)第一重?zé)崽幚恚梢员Ａ羯倭康容S初生α₂/O相的同時(shí)，促進(jìn)原始β晶粒的長(zhǎng)大，提高合金的持久和蠕變性能；通過(guò)第二重?zé)崽幚恚乖鸡戮Я?nèi)析出部分短棒狀α₂/O 相，提高合金的塑性；第三重?zé)崽幚硎笲2/β相中析出細(xì)小的板條O相，提高合金的組織穩(wěn)定性和強(qiáng)度，最終實(shí)現(xiàn)合金性能的優(yōu)化匹配。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種提高Ti₂AlNb基合金持久和蠕變性能的熱處理工藝，其特征在于，熱處理的步驟為：

步驟一：將Ti₂AlNb基合金鍛件在β轉(zhuǎn)變溫度以下30～5℃進(jìn)行第一重?zé)崽幚恚瑹嵬负蟊?～4h后水冷或空冷；

步驟二：將合金在低于步驟一熱處理溫度20℃以上，且在900～1020℃范圍內(nèi)進(jìn)行第二重?zé)崽幚恚瑹嵬负蟊?～4h后水冷或油冷；

步驟三：將合金在700～820℃保溫6～40h后空冷，得到由等軸α2/O相、粗板條狀α2/O相和細(xì)板條狀O相組成的混合組織。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

本發(fā)明所述Ti₂AlNb基合金的質(zhì)量百分比為，Al：9.5％～13％，Nb： 37.0～46％，Mo：0～1.5％，Zr：0～2.5％，余量為Ti和其他不可避免的雜質(zhì)元素。

步驟一中所述Ti₂AlNb基合金鍛件的原始組織中等軸狀α₂/O相的體積分?jǐn)?shù)不低于10％。

進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟一中所述Ti₂AlNb基合金鍛件的原始組織中的等軸狀α₂/O相的體積分?jǐn)?shù)不低于25％。