一种新型钛合金的热处理方法技术

技术编号:11599571 阅读:96 留言:0更新日期:2015-06-12 17:14
新型钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr具有良好的断裂韧性和高强度匹配特性,比较适用于机翼和发动机挂架之间连接装置的制造。研制Ti55531合金的热处理工艺方法对合金的性能的影响至关重要。采用传统的热处理制度进行热处理后,对锻件进行理化测试,锻件的抗拉强度和屈服强度和延伸率合格率较低,造成材料和能源的浪费,不能满足客户的需求。本发明专利技术通过调整热处理过程中的工艺参数,采用等温退火的工艺方法代替β退火+时效的热处理工艺方法,控制炉冷速率,从而保证了Ti55531合金的一次合格率。与原来的热处理工艺方法相比,节约了大概40%的能源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型钛合金的热处理
,特别是涉及Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr合金的热处理
 
技术介绍
钛合金因具有比强度高、耐腐蚀性强等优点,近年来已被广泛应用于航空、航天领域,迅速发展成为具有强大生命力的新型关键结构材料,具有非常重要的应用价值和广阔的应用前景。钛合金在飞机上使用可以减轻质量,提高结构效率,降低飞行成本,因此,钛合金在飞机的某些部位逐渐替代了钢、铝合金和镍基高温合金,成为航空工业大型结构件的理想材料。Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr钛合金是一种新型β型钛合金,其名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr(以下简称Ti55531)。这种新型钛合金具有良好的断裂韧性和高强度匹配特性,比较适用于机翼和发动机挂架之间连接装置的制造。为了满足我国航空业的需求,研制Ti55531合金的热处理工艺方法对合金的性能的影响至关重要。 Ti55531合金传统的热处理的工艺方法是β退火+时效:β退火:在β相变点以上20-60℃,保温至少1个小时,炉冷至650-800℃,保温1-4小时,空冷;时效:在500-670℃,保温至少4小时,空冷。 采用该热处理制度进行热处理后,抗拉强度和屈服强度均在1200Mpa左右,而合金的延伸率却只有4%左右,一次合格率较低,不能满足客户的需求。 
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:新型钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr采用传统的热处理方法处理后,锻件的抗拉强度、屈服强度和延伸率一次合格率较低,既不能满足客户的需求,又造成材料和能源的浪费。 本专利技术的技术方案是: 一种新型钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr的热处理工艺方法,其特征在于,采用等温退火的热处理工艺,包括如下步骤, 步骤1将锻件放入炉内,加热炉升温至750-850℃,保温时间为:H×1.2分钟,其中H为锻件最大截面的最小厚度,单位为mm; 步骤2升温至β相变点以上10℃至40℃,保温时间为:H×0.6+60分钟, 其中H为锻件最大截面的最小厚度,单位为mm; 步骤3炉冷,控制炉冷速率,保证在1到3小时内冷却到600-650℃; 步骤4在600-650℃下,保温时间为:H×1.2+360分钟,其中H为锻件最大截面的最小厚度,单位为mm; 步骤5锻件出炉空冷,完成热处理工艺。 本专利技术的有益效果是:通过调整热处理过程中的工艺参数,采用等温退火的方法代替β退火+时效的热处理工艺方法,控制炉冷速率,从而保证了Ti55531合金的一次合格率。与原来的热处理工艺方法相比,节约了大概40%的能源。 具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行进一步的详细说明: 某Ti55531钛合金实验件,要求性能达到如下表1指标: σb(Mpa)σ0.2(Mpa)δ(%)ψ(%)KⅠC≥1080≥965≥6实测≥65表1 锻件的尺寸:1000×500×100(mm),有效厚度100mm。 具体等温退火热处理工艺如下: 第一步 将锻件放入炉内,加热炉全功率升温至800℃,保温时间为120min(锻件的有效厚度100mm×1.2min/mm),以50~60℃/h的速率升温至β相变点以上30℃,保温时间为120min(有效厚度100mm×0.6min/mm+60min); 第二步 炉冷,控制炉冷速率,采用炉门开缝的方法,在1小时57分钟内冷却到608℃; 第三步 在608℃下,保温时间为480min(有效厚度100mm×1.2min/mm+360min),空冷。 经该热处理工艺热处理后的锻件性能如下表2 表2 由上表可知,锻件的抗拉强度均在1110Mpa以上,屈服强度也在1050Mpa以上,延伸率最高能达到9.5%,综合性能明显优于传统工艺。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型钛合金的热处理方法,其特征在于,采用等温退火的热处理工艺,包括如下步骤,步骤1将锻件放入炉内,加热炉升温至750‑850℃,保温时间为:H×1.2分钟,其中H为锻件最大截面的最小厚度,单位为mm;步骤2升温至β相变点以上10℃至40℃,保温时间为:H×0.6+60分钟,其中H为锻件最大截面的最小厚度,单位为mm;步骤3炉冷,控制炉冷速率,保证在1到3小时内冷却到600‑650℃;步骤4在600‑650℃下,保温时间为:H×1.2+360分钟,其中H为锻件最大截面的最小厚度,单位为mm;步骤5锻件出炉空冷,完成热处理工艺。

【技术特征摘要】
1.一种新型钛合金的热处理方法,其特征在于,采用等温退火的热处理工
艺,包括如下步骤,
步骤1将锻件放入炉内,加热炉升温至750-850℃,保温时间为:H×1.2
分钟,其中H为锻件最大截面的最小厚度,单位为mm;
步骤2升温至β相变点以上10℃至40℃,保温时间为:H×0.6+60...

【专利技术属性】
技术研发人员:张创谭海波秦卫东孙向波其他发明人请求不公开姓名
申请(专利权)人:陕西宏远航空锻造有限责任公司
类型:发明
国别省市:陕西;61

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