一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，首先将TC6钛合金棒料加热后进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗的锻造处理；再对锻造后的TC6钛合金锻件进行固溶处理后，然后进行双重低温退火处理，最后进行时效处理；最后，进行深冷处理。本发明专利技术不仅改善了TC6钛合金锻件的内部组织结构的均匀性和稳定性，消除热处理过程中产生的热应力，而且在微观组织上可以细化晶粒，引入位错结构，在宏观力学性能上可以有效提高材料的强度和塑性，保持材料的力学稳定性。

Cryogenic treatment of TC6 titanium alloy forgings

The invention provides a cryogenic treatment process for TC6 titanium alloy forgings. Firstly, the TC6 titanium alloy bar is heated and upsetted in axial direction, then the chamfered edge is drawn in radial direction, and finally the forged TC6 titanium alloy forgings are rounded and upsetted. Finally, the aging process is carried out. Finally, cryogenic treatment is carried out. The invention not only improves the homogeneity and stability of the internal microstructure of TC6 titanium alloy forgings, eliminates the thermal stress produced during heat treatment, but also refines the grains in microstructure and introduces dislocation structure. The strength and plasticity of the materials can be effectively improved in macroscopic mechanical properties, and the mechanical stability of the materials can be maintained. Sex.

【技术实现步骤摘要】
一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺
本专利技术涉及深冷处理工艺
，尤其涉及一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺。
技术介绍
TC6钛合金是一种具有复杂微观组织结构的双相合金。具有比强度高、抗氧化和耐腐蚀能力强等优点，广泛应用于航空航天关键零部件的制造。在恶劣的服役工况下，钛合金材料很容易发生疲劳断裂、腐蚀损伤以及蠕变失效等。因此进一步提高钛合金的综合力学性能及其稳定性，延长其疲劳寿命成为提高钛合金航空发动机服役性能的关键。传统的钛合金热处理工艺可以通过改变材料的组织形态、种类、大小及体积分数等，在一定程度上可以使材料获得预期的组织和性能。例如，申请号为201410136849.1的专利提出了一种TC18钛合金的热处理方法。本专利技术方法首先将TC18钛合金在Tβ-60℃～Tβ-100℃(Tβ为合金β相转变温度)保温2～8h后，采取空冷或水冷冷却至室温；然后将合金在540～600℃时效4～12h，空冷冷却至室温，该方法有效解决了双重退火工艺存在合金强度较低以及固溶-时效工艺难以使合金塑性和韧性满足使用要求的问题；又如申请号为201610794400.3的专利申请提出了一种TC4钛合金锻件的热处理工艺，采用在TC4钛合金锻件相变点之下50℃左右温度下进行固溶处理，冷却方式为水冷，固溶处理后进行760℃～780℃退火，退火空冷后，增加530±10℃下不低于6h时效处理，该专利技术有效解决了TC4钛合金锻件传统普通退火热处理工艺中初生α相过多、高温持久性能不合格、室温强度过低的问题。但是，这些方法没有考虑在热处理过程中产生的热应力、组织不良等缺陷的问题，这将严重影响材料的综合机械性能。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，从而有效改善TC6钛合金的组织均匀性和稳定性，提高其综合力学性能。本专利技术所采用的技术方案如下：一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金锻件进行固溶处理后，然后进行双重退火处理，最后进行时效处理；步骤三：深冷处理：将步骤二得到的TC6钛合金锻件以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温12～24h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以15℃/min的升温速率使温度上升到室温,并在室温下保持2h。进一步地，所述步骤二中固溶处理的加热温度为900℃，保温3h后立即水淬。进一步地，所述步骤二中双重退火为两次低温退火，第一次退火：将第二步所得的板材放入加热炉，以200℃/h升温速率使加热炉升温至830±10℃，均热后保温3h，然后空冷2h；第二次退火：将第一次退火后的板材重新加热到650±10℃，升温速率为250℃/h，保温2h后，然后空冷至室温。进一步地，所述步骤二中时效处理的温度为530℃，保温时间为8h，再以(150±5℃)/h的速率炉冷至室温。进一步地，步骤三所述的深冷处理工艺重复2～3次。深冷处理是一种材料整体改性工艺，在传统热处理工艺以及加工变形后进行优化工艺的深冷处理，由于体积收缩效应，材料会发生塑性变形，产生位错强化和析出强化，不仅可以在材料表层引入残余压应力，提高材料的整体强度和表面硬度，获得更好的表面耐磨性，同时在一定程度上可以提高材料的断裂韧性。本专利技术针对TC6钛合金组织结构特点和服役工况，提出了一种深冷处理工艺。具体为，锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；热处理：对锻造后的TC6钛合金进行固溶处理后，然后进行退火处理，最后进行时效处理；深冷处理：将步骤一得到的TC6钛合金以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温12～24h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以15℃/min的升温速率使温度上升到室温，并在室温下保持2h，将深冷处理后的TC6钛合金重复所述步骤二的工艺1～2次。在锻造过程中的镦粗、拔长以及滚圆工艺可以改变TC6钛合金内部组织结构，使整个坯料各处变形均匀；通过深冷处理工艺参数的合理控制，不仅可以消除热处理过程中产生的热应力，同时能有效改善TC6钛合金的组织结构的均匀性和稳定性，在微观组织上可以优化晶粒结构，提高位错密度；在宏观力学性能上可以有效提高材料的强度和塑性，保持材料的力学稳定性。附图说明图1是未经本专利技术处理的TC6钛合金的组织形貌图。图2是本专利技术实施例1处理后的TC6钛合金的组织形貌图。图3是本专利技术实施例2处理后的TC6钛合金的组织形貌图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。本专利技术所述的TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，首先将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，锻造处理，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；再对锻造后的TC6钛合金锻件进行固溶处理、双重低温退火处理、时效处理；最后，再进行深冷处理。实施例1步骤一：锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗，然后进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸。步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金进行固溶处理，加热温度为900℃，保温3h后立即水淬，固溶处理后；然后进行双重退火处理，所述双重退火为两次低温退火，第一次退火：将第二步所得的板材放入加热炉，以200℃/h升温速率使加热炉升温至820℃，均热后保温3h，然后空冷2h；第二次退火：将第一次退火后的板材重新加热到640℃，升温速率为250℃/h，保温2h后；然后空冷至室温，最后进行时效处理，时效处理的温度为530℃，保温时间为8h，再以155℃/h的速率炉冷至室温。步骤三：深冷处理：将步骤二得到的TC6钛合金以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温12h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以155℃/min的升温速率使温度上升到室温，并在室温下保持2h。步骤四：将深冷处理后的TC6钛合金重复所述步骤三的工艺1次。实施例2步骤一：锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗，然后进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸。步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金进行固溶处理，加热温度为900℃，保温3h后立即水淬，固溶处理后；然后进行双重退火处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金锻件首先进行固溶处理，然后进行双重低温退火处理，最后进行时效处理；步骤三：深冷处理：将步骤二得到的TC6钛合金锻件以1℃/min的降温速率使温度下降至‑80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至‑130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至‑196℃，然后保温12～24h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到‑130℃，最后以15℃/min的升温速率使温度上升到室温，并在室温下保持2h。

【技术特征摘要】
1.一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金锻件首先进行固溶处理，然后进行双重低温退火处理，最后进行时效处理；步骤三：深冷处理：将步骤二得到的TC6钛合金锻件以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温12～24h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以15℃/min的升温速率使温度上升到室温，并在室温下保持2h。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建忠，李京，冯爱新，孙云辉，徐洋洋，孟宪凯，孙奇，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32