一种改善增材制造β型钛合金中缺陷的热处理方法技术

本发明专利技术提供一种改善增材制造β型钛合金中缺陷的热处理方法，该方法包括：提供增材制造β型钛合金，所述增材制造β型钛合金含有孔隙和未溶颗粒缺陷；对所述增材制造β型钛合金加压至预设压力，并加热至预设温度后，对所述增材制造β型钛合金进行热处理；降温处理，得到组织致密的β型钛合金。本发明专利技术工艺流程简单且周期短，成本低，后续加工余量小，在增材制造β型钛合金基础上有效改善缺陷的同时，可通过热处理改善组织、弱化织构，降低材料的各向异性，进而提升β型钛合金的强度、塑性以及抗疲劳等性能。劳等性能。劳等性能。

【技术实现步骤摘要】
一种改善增材制造
β
型钛合金中缺陷的热处理方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，具体地，涉及一种改善增材制造β型钛合金中缺陷的热处理方法。

技术介绍

[0002]目前，增材制造技术由于其逐层叠加沉积，快速的冷却速度，使得其对比传统制备方式制备的金属，增材制造金属材料普遍具有较好的综合性能表现，从而其在航空航天、医用植入等领域均有着更好的应用前景。
[0003]但与此同时，增材制造β型钛合金也存在着一些问题，这在一定程度上限制了其进一步的应用。一方面，类似于传统铸造零件，增材制造β型钛合金也会存在着气孔、裂纹以及未溶颗粒等缺陷，这些缺陷对材料后续的性能带来不利影响；另一方面，由于增材制造过程中快速的冷却速度以及极大的温度梯度，会容易产生明显的外延生长倾向，这种外延生长会使得增材制造β型钛合金有着较强的柱状晶生长取向，并且会带来明显的晶体织构，这无疑会使得增材制造材料产生明显的各向异性。对于β钛合金而言，由于增材制造过程中的原位热处理作用，容易使得增材制造β型钛合金会产生某些析出相，这可能会对材料的性能带来不利的影响。
[0004]基于以上问题，科研工作者们提出了相应的解决方案，在一定程度上可以实现增材制造β型钛合金的组织与性能调控。针对于增材制造过程中容易产生的缺陷，针对性的提出了诸如搅拌摩擦处理、热等静压处理、等静角挤压等后处理措施，可以有效的改善材料的组织缺陷；而针对于增材制造金属材料因具有明显的晶体取向的柱状晶带来的各向异性以及所产生的有害析出相等，研究发现可以通过相应的热处理方式来实现材料性能的有效调控。
[0005]经过检索发现：
[0006]公开号为CN111074185A的中国专利技术专利，公开了一种能有效降低激光增材制造钛合金各向异性的热处理方法，该方法包括：步骤1，将激光增材制造钛合金试样随炉升温至965～975℃后保温20～25min，然后随炉冷却至795～805℃并保温20～25min；步骤2，将步骤1后的试样随炉升温至965～975℃并保温20～25min，然后随炉冷却至795～805℃并保温20～25min；步骤3，将步骤2热处理方式重复进行3次；步骤4，将步骤3后的试样随炉升温至965～975℃后保温20～25min，然后随炉冷却至300℃以下；步骤5，将步骤4后的合金随炉升温至940～950℃并保温1h，然后空冷至300℃以下；步骤6，将步骤5后的合金随炉升温至500～600℃并保温4h，然后空冷至室温。但是该专利技术仍然存在如下问题：涉及多种工艺过程累加，多次的升温保温等热处理增加了制造周期和成本，工艺较为复杂。
[0007]若能继续开发出能够将缺陷改善与热处理结合的新型低成本增材制造后处理工艺，将可以整体改善材料的组织，从而有效的提升增材制造β型钛合金的性能，拓展其应用领域。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种改善增材制造β型钛合金中缺陷的热处理方法。
[0009]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0010]本专利技术提供一种改善增材制造β型钛合金中缺陷的热处理方法，包括：
[0011]提供增材制造β型钛合金，所述增材制造β型钛合金含有孔隙和未溶颗粒缺陷；
[0012]对所述增材制造β型钛合金加压至预设压力，并加热至预设温度后，对所述增材制造β型钛合金进行热处理；
[0013]再对所述增材制造β型钛合金降温处理，得到组织致密的β型钛合金。
[0014]进一步地，所述增材制造β型钛合金包括钛铌合金、钛钽合金、钛钼合金、钛钒合金、钛铌锆合金和钛铌钽锆氧合金中的任意一种。
[0015]进一步地，在对所述增材制造β型钛合金加压至预设压力中，所述预设压力为2
‑
6GPa。
[0016]进一步地，对所述增材制造β型钛合金加压至预设压力，包括：采用六面顶压机对所述增材制造β型钛合金加压。
[0017]进一步地，所述预设温度的上限为高于所述增材制造β型钛合金的常压下熔点100℃，所述预设温度的下限为700℃。
[0018]进一步地，所述对所述增材制造β型钛合金进行热处理，包括：采用保温热处理的方式对所述增材制造β型钛合金进行热处理。
[0019]进一步地，保温热处理的时间为5～60min。
[0020]进一步地，所述对所述增材制造β型钛合金进行热处理，包括：采用循环热处理的方式对所述增材制造β型钛合金进行热处理。
[0021]进一步地，所述再对所述增材制造β型钛合金降温处理，包括：采用水冷的冷却方式进行降温处理。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下至少之一的有益效果：
[0023]1、本专利技术的改善增材制造β型钛合金中缺陷的热处理方法，对增材制造β型钛合金在高压条件下进行热处理，一方面，在高温状态下进行超高压处理，可以显著的改善增材制造β型钛合金中存在的缺陷，有效焊合气孔等缺陷，并对未溶颗粒进行有效固相烧结；另一方面，由于金属的熔点随着压力的增大而增加，因此热处理的温度范围更广，通过热处理，可以有效通过调控晶粒结构以及相组成的方式来实现材料组织的优化，从而提升增材制造β型钛合金的性能。
[0024]2、本专利技术的改善增材制造β型钛合金中缺陷的热处理方法，工艺流程简单且周期短，成本低，后续加工余量小，在增材制造β型钛合金基础上有效改善缺陷的同时，可通过热处理改善组织，弱化织构，降低材料的各向异性，进而提升β型钛合金的强度、塑性以及抗疲劳等性能。
附图说明
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0026]图1为本专利技术实施例中改善增材制造β型钛合金中缺陷的热处理方法的流程示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例中样品处理前后光学显微图片对比示意图，其中，图a代表处理前，图b代表处理后；
[0028]图3为本专利技术实施例中样品EBSD微观组织对比示意图，其中，图a代表处理前，图b代表处理后；
[0029]图4为本专利技术实施例中样品压缩性能对比示意图，其中，图a代表处理前，图b代表处理后，横坐标代表工程应变，纵坐标代表工程应力。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0031]超高压技术常被应用于粉末冶金技术中，通过高温高压的烧结，可以使得烧结后的材料拥有近乎全致密的组织，起到极好的烧结效果。此外，由于金属材料的熔点随着压力的增加会明显增加，这也意味着金属材料在超高压下有着更高的固相点温度。超高压技术还可以有效地扩展材料的合金固溶度，若将其与增材制造技术相结合，理论上可以实现具有更高合金元素含量的材料制备。此外，由于在超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善增材制造β型钛合金中缺陷的热处理方法，其特征在于，包括：提供增材制造β型钛合金，所述增材制造β型钛合金含有孔隙和未溶颗粒缺陷；对所述增材制造β型钛合金加压至预设压力，并加热至预设温度后，对所述增材制造β型钛合金进行热处理；再对所述增材制造β型钛合金降温处理，得到组织致密的β型钛合金。2.根据权利要求1所述的改善增材制造β型钛合金中缺陷的热处理方法，其特征在于，所述增材制造β型钛合金包括钛铌合金、钛钽合金、钛钼合金、钛钒合金、钛铌锆合金和钛铌钽锆氧合金中的任意一种。3.根据权利要求1所述的改善增材制造β型钛合金中缺陷的热处理方法，其特征在于，在对所述增材制造β型钛合金加压至预设压力中，所述预设压力为2
‑
6GPa。4.根据权利要求1所述的改善增材制造β型钛合金中缺陷的热处理方法，其特征在于，对所述增材制造β型钛合金加压至预设压力，包括：采用六面顶压机对所述增材制造β型钛合金加...

【专利技术属性】
技术研发人员：董安平，李仲杰，蔡学成，邢辉，许浩，何林，杜大帆，孙宝德，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：