一種降低Ti₂AlNb基合金板材熱加工溫度的方法
【專利摘要】一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法，本發(fā)明涉及一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有Ti2AlNb基合金板材在熱加工過程中溫度較高的問題。一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法具體是按以下步驟進(jìn)行：一、將Ti2AlNb基合金板材置于熱處理爐中保溫后，從熱處理爐中取出進(jìn)行淬火，得到以B2相為基體的合金板材；二、將以B2相為基體的合金板材置于模具中保溫3min，然后進(jìn)行熱加工，熱加工時間不超過7min，得到成形板材；然后連同模具繼續(xù)保溫，即完成降低Ti2AlNb基合金板材的熱加工溫度。本發(fā)明用于降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度。
【專利說明】
一種降低T i 2AI Nb基合金板材熱加工溫度的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，飛行速度的不斷提高，新型的高比強度、比剛度及優(yōu)異高溫性能的合金正被廣泛關(guān)注，Ti2AlNb基合金具有高的比強度、比剛度以及良好的高溫蠕變性能和抗氧化性能，從而成為研究熱點。其中T1-22Al-25Nb合金是第二代Ti2AlNb基合金，在兼顧以上優(yōu)點的同時又增加了合金的延展性，但是其合金的正常熱加工溫度仍然需要達(dá)到100tC以上，給加工生產(chǎn)帶來了極大的困難。而合金的內(nèi)部顯微組織決定其外在的加工性能和使用性能，經(jīng)研究合金處于α2+Β2+(λ^α2+Β2相區(qū)時，其塑性加工能力較強。其中α2+Β2相區(qū)的塑性變形能力還優(yōu)于α2+Β2+0相區(qū)，但是其溫度區(qū)間更高，在1000°C以上。所以通過熱處理等工藝降低合金的熱加工溫度，同時保證合金擁有較高的塑性，就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有Ti2AlNb基合金板材在熱加工過程中溫度較高的問題，而提供一種降低T i 2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法。
[0004]一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法具體是按以下步驟進(jìn)行:
[0005]—、將Ti2AlNb基合金板材置于溫度為1015°C?1200°C的熱處理爐中保溫1min?30min后，從熱處理爐中取出進(jìn)行淬火，得到以B2相為基體的合金板材；
[0006]二、將以B2相為基體的合金板材置于模具中在溫度為600°C?800°C的條件下保溫3min，然后進(jìn)行熱加工，熱加工時間不超過7min，得到成形板材;然后在溫度為750°C的條件下連同模具繼續(xù)保溫30min?60min，得到處理后的Ti2AlNb基合金板材，即完成降低Ti2AlNb基合金板材的熱加工溫度。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
[0008]本發(fā)明通過在1020°C進(jìn)行熱處理，將合金組織轉(zhuǎn)變成為82+(!2兩相組織。從而獲得塑性良好的組織，使得在較低溫度(750°C)短時間內(nèi)保留較好的塑性，在此期間進(jìn)行加工，變形抗力較低，同時在合金的加工速率較快的情況下延伸率能達(dá)到10%以上。加工完成后在模具內(nèi)保溫30min?60min，又恢復(fù)了合金優(yōu)異的力學(xué)性能。即利用合金組織轉(zhuǎn)變的時間差進(jìn)行成形加工。本方法使用設(shè)備簡單、成本低廉，同時能大幅度降低合金的熱加工溫度。同時使得高溫模具材料成本降低，模具磨損降低并延長了模具的使用壽命。750°C左右時熱加工的工作環(huán)境較1000°C以上時有極大改善，同時加熱周期大大縮減。綜合來看，通過本方法進(jìn)行Ti2AlNb基合金板材熱加工，能有效降低加工難度及成本，改善工作環(huán)境及生產(chǎn)周期。
【附圖說明】
[0009]圖1為實施例一中Ti2AlNb基合金板材溫度為1020°C的熱處理爐中保溫15min后的顯微組織圖；
[0010]圖2為實施例一步驟二得到的成形板材的顯微組織圖；
[0011]圖3為實施例一步驟二中將以B2相為基體的合金板材在溫度為750°C的條件下保溫15min后的顯微組織圖；
[0012]圖4為在溫度為750°C的條件下時Ti2AlNb基合金板材和實施例一步驟二得到的處理后的Ti2AlNb基合金板材的應(yīng)力應(yīng)變對比曲線，其中I為Ti2AlNb基合金板材，2為實施例一步驟二得到的處理后的Ti2AlNb基合金板材。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】間的任意組合。
[0014]【具體實施方式】一:本實施方式一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法具體是按以下步驟進(jìn)行:
[0015]一、將Ti2AlNb基合金板材置于溫度為1015°C?1200°C的熱處理爐中保溫1min?30min后，從熱處理爐中取出進(jìn)行淬火，得到以B2相為基體的合金板材；
[0016]二、將以B2相為基體的合金板材置于模具中在溫度為600°C?800°C的條件下保溫3min，然后進(jìn)行熱加工，熱加工時間不超過7min，得到成形板材;然后在溫度為750°C的條件下連同模具繼續(xù)保溫30min?60min，得到處理后的Ti2AlNb基合金板材，即完成降低Ti2AlNb基合金板材的熱加工溫度。
[0017]本實施方式步驟一中將板材置于1020°C熱處理爐中保溫15min?30min，使得合金轉(zhuǎn)變?yōu)棣?+Β2組織，其中以B2相為基體，顆粒狀02相均勻分布于晶界處。取出立即淬火，保留1020°C時82+(!2兩相組織，同時由合金的特性決定在淬火過程中不會產(chǎn)生類似馬氏體的組織，此時的組織以塑性很好的B2相為基體。
[0018]本實施方式步驟二中將以B2相為基體的合金板材置于溫度為600°C?800°C的條件下保溫3min，然后進(jìn)行熱加工，熱加工時間不超過7min，使得82+句兩相組織合金在750°C環(huán)境保溫1min內(nèi)時，O相只會生長于晶界處，同時顆粒狀α2相較少，合金能保持較好的塑性。而時間超過1min后大量的O相及α2相快速生長，合金力學(xué)性能大幅的提升，塑性變形能力急劇下降。所以在1min以內(nèi)時合金具有明顯低于正常750°C加工的變形抗力，塑性變形能力較好。
[0019]本實施方式步驟二中成形后板材不取出，在750°C溫度下繼續(xù)保溫30min?60min。是由于Β2+α2兩相組織塑性較好，但其使用力學(xué)性能不佳，所以在750°C長時間保溫，使合金82+€12兩相組織逐漸轉(zhuǎn)變成為Β2+α2+0三相組織，其中α2是以細(xì)小顆粒狀彌散分布，O相以針狀彌散分布，使得合金成形后再次恢復(fù)優(yōu)異的力學(xué)性能。
[0020]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中所述Ti2AlNb基合金板材成分為T1-22Al-(20?25)Nb。其他與【具體實施方式】一相同。
[0021]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:步驟一中所述Ti2AlNb基合金板材成分為T1-22Al-22Nb。其他與【具體實施方式】一或二相同。
[0022]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟一中置于溫度為1020°C的熱處理爐中。其他與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0023]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟一中保溫15min。其他與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0024]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟二中置于溫度為750°C的條件下保溫3min。其他與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0025]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟二中所述熱加工的速率為0.001/s?0.Ι/s。其他與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0026]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是:步驟二中所述熱加工時間為5min。其他與【具體實施方式】一至七之一相同。
[0027]采用以下實施例驗證本發(fā)明有益效果:
[0028]實施例一:本實施例一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法具體是按以下步驟進(jìn)行:
[0029]一、將Ti2AlNb基合金板材置于溫度為1020°C的熱處理爐中保溫15min后，從熱處理爐中取出進(jìn)行淬火，得到以B2相為基體的合金板材；
[0030]二、將以B2相為基體的合金板材置于模具中在溫度為750°C的條件下保溫3min，然后進(jìn)行熱加工，熱加工時間不超過7min，得到成形板材;然后在溫度為750°C的條件下連同繼續(xù)保溫30min?60min，得到處理后的Ti2AlNb基合金板材，即完成降低Ti2AlNb基合金板材的熱加工溫度。
[0031]圖1為實施例一中Ti2AlNb基合金板材溫度為1020°C的熱處理爐中保溫15min后的顯微組織圖；從圖中可以看出基體為B2相，部分B2相晶界處分布著顆粒狀(^相。合金處于兩相區(qū)，基體B2相的塑性非常好，同時B2相的含量非常高，直接導(dǎo)致合金的塑性變形能力非常好。顆粒狀的α2相分布于晶界，能釘扎晶界，阻止晶粒的長大，在合金變形過程中能夠起到強化作用。使得合金的加工硬化效果明顯，在變形過程中合金就不會產(chǎn)生明顯頸縮，影響合金的延伸率。綜合來看這種組織時合金的塑性變形能力最佳。
[0032]圖2為實施例一步驟二得到的成形板材的顯微組織圖；從圖中可以看出在沒有顆粒狀<12相析出的晶界處均勻的生長出了條狀O相。O相強度也是顯著高于Β2相，即塑性較差，它的產(chǎn)生對于合金的塑性是不利的。但是當(dāng)合金中O相少量析出且沿晶界處析出時就產(chǎn)生了類似于顆粒狀^相的強化作用，不僅不會對合金的塑性產(chǎn)生不利影響，反而會增加合金的延伸率。
[0033]圖3為實施例一步驟二中將以Β2相為基體的合金板材在溫度為750°C的條件下保溫15min后的顯微組織圖；從圖中可以看出大量的O相生長，在晶界及晶內(nèi)都有分布，由于O相的強韌特點，它含量的急劇增加導(dǎo)致了合金的變形抗力的急劇增加，同時使得合金的延伸率下降，合金整體的塑性變形能力下降。
[0034]圖4為在溫度為750°C的條件下時Ti2AlNb基合金板材和實施例一步驟二得到的處理后的Ti2AlNb基合金板材的應(yīng)力應(yīng)變對比曲線，其中I為Ti2AlNb基合金板材，2為實施例一步驟二得到的處理后的Ti2AlNb基合金板材;從曲線中可以明顯看出經(jīng)本方法處理的合金變形抗力下降近200MPa，最主要的是經(jīng)本方法處理后在750 °C拉伸時合金已經(jīng)為韌性變形，而原始合金還未達(dá)到屈服過程就已經(jīng)發(fā)生脆性斷裂。所以本方法可以顯著降低合金的熱加工溫度，使得合金在750 0C可加工。
【主權(quán)項】
1.一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法，其特征在于降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法具體是按以下步驟進(jìn)行: 一、將Ti2AlNb基合金板材置于溫度為1015°C?1200°C的熱處理爐中保溫1min?30min后，從熱處理爐中取出進(jìn)行淬火，得到以B2相為基體的合金板材； 二、將以B2相為基體的合金板材置于模具中在溫度為600°C?800°C的條件下保溫3min，然后進(jìn)行熱加工，熱加工時間不超過7min，得到成形板材;然后在溫度為750°C的條件下連同模具繼續(xù)保溫30min?60min，得到處理后的Ti2AlNb基合金板材，即完成降低Ti2AlNb基合金板材的熱加工溫度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法，其特征在于步驟一中所述Ti2AlNb基合金板材成分為T1-22Al-(20?25)Nb。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法，其特征在于步驟一中所述Ti2AlNb基合金板材成分為T1-22Al-22Nb。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法，其特征在于步驟一中置于溫度為1020°C的熱處理爐中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法，其特征在于步驟一中保溫15min。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法，其特征在于步驟二中置于溫度為750°C的條件下保溫3min。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法，其特征在于步驟二中所述熱加工的速率為0.001/s?0.Ι/s。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低Ti2AlNb基合金板材熱加工溫度的方法，其特征在于步驟二中所述熱加工時間為5min。
【文檔編號】C22F1/18GK106048485SQ201610428500
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】宗影影, 邵斌, 郭斌, 單德彬, 徐振海
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)