A rapid composite heat treatment process for improving the mechanical properties of titanium alloys is described. The process eliminates the internal stresses generated during the processing by holding a short time in the high temperature beta phase region, and then reduces the temperature to the alpha+beta phase region for holding the temperature to form the grain boundary alpha phase at the grain boundary of the beta grain and grows from grain boundary nucleation to intragranular growth. The flake-like alpha phase forms the grain boundary strengthening phase; then the titanium alloy quenched to room temperature is insulated in the alpha+beta phase region to form the intragranular dispersion strengthening effect; finally the titanium alloy is quenched directly from the holding temperature to room temperature, so that the titanium alloy is retained to room temperature in the metastable state in the beta phase region where there is no alpha phase transformation. The external force is loaded with phase transformation hardening effect. The invention can effectively improve the alloy treatment efficiency, save energy, and effectively improve the mechanical properties of the titanium alloy parts.
【技术实现步骤摘要】
一种提高钛合金力学性能的快速复合热处理工艺
本专利技术涉及金属材料加工领域,尤其涉及一种提高钛合金力学性能的快速复合热处理工艺。
技术介绍
钛合金由于其高的比强度和优异的抗腐蚀性能,广泛应用于航空航天、能源、航海、冶金、石油化工、机械、及医疗卫生等领域,已经成为现代社会不可或缺的材料,世界上越来越多的国家认识到钛合金的重要性,整个钛工业行业目前一直处于稳定增长态势。钛合金中的α+β型合金与亚稳β型合金由于具有良好的可热处理强化效应、复杂的显微组织以及优异的力学性能,更是得到了人们的关注。钛合金的相变是钛合金热处理的理论基础,为了改善钛合金的性能,除了合金化以外,还要进行适当的热处理,而钛合金能进行的热处理类型较多,主要有退火、淬火时效、形变热处理、化学热处理等,同一种合金在不同的热处理下能发生不同的相变,在钛合金的相变过程中,冷却速度是一个十分重要的影响因素,它在很大程度上影响了合金的显微组织,从而影响到合金的性能:冷却速度较慢时,高温β相能直接析出α相,冷却速度较快时,母相中能形成各种亚稳相。如AhmedT等研究了不同冷却速度对α+β型钛合金相变的影响,通过对Ti-6Al-4V合金的研究,发现不同的冷却速度下合金发生了不同的相变,冷却速度在410℃/s以上时,只发生β→α′(马氏体)相变,冷却速度在410℃/s至20℃/s时,发生β→αm块状转变,冷却速度继续降低,将直接发生β→α的相变。GrosdidierT等通过对不同温度固溶处理后的β-Cez合金进行拉伸变形测试,发现该合金在920℃、860℃、850℃固溶处理后,β相发生了应力诱导马氏体相变,但由 ...
【技术保护点】
1.一种提高钛合金力学性能的短时间复合热处理工艺,其特征在于,该工艺通过在高温β相区进行短时保温,将所有α相转变为β相,并将晶粒的长度尺寸控制在150μm以下,获得全β组织;然后降温至α+β相区保温,在β晶粒的晶界处形成晶界α相及由晶界形核向晶内生长的片状的初生α相,并将晶粒尺寸的长度尺寸控制在20μm以下,形成晶界强化相;将上述形成晶界强化相的钛合金直接淬火至室温并保持,然后将淬火至室温状态钛合金α+β相区保温,以在β相晶内形成尺寸约为1μm~2μm的呈弥散分布且尺寸细小的颗粒状次生α相,控制次生α相所占含量百分比控制在3~7%,形成晶内弥散强化效应;最后将钛合金从保温温度直接淬火至室温,使得钛合金在没有发生α相变的β相区域以外力加载时具有相变强化效应的亚稳定状态被保留至室温。
【技术特征摘要】
1.一种提高钛合金力学性能的短时间复合热处理工艺,其特征在于,该工艺通过在高温β相区进行短时保温,将所有α相转变为β相,并将晶粒的长度尺寸控制在150μm以下,获得全β组织;然后降温至α+β相区保温,在β晶粒的晶界处形成晶界α相及由晶界形核向晶内生长的片状的初生α相,并将晶粒尺寸的长度尺寸控制在20μm以下,形成晶界强化相;将上述形成晶界强化相的钛合金直接淬火至室温并保持,然后将淬火至室温状态钛合金α+β相区保温,以在β相晶内形成尺寸约为1μm~2μm的呈弥散分布且尺寸细小的颗粒状次生α相,控制次生α相所占含量百分比控制在3~7%,形成晶内弥散强化效应;最后将钛合金从保温温度直接淬火至室温,使得钛合金在没有发生α相变的β相区域以外力加载时具有相变强化效应的亚稳定状态被保留至室温。2.根据权利要求1所述的一种提高钛合金力学性能的短时间复合热处理工艺,其特征在于,该热处理工艺以α+β相钛合金及近β相钛合金为原料进行热处理加工。3.根据权利要求1所述的一种提高钛合金力学性能的短时间复合热处理工艺,其特征在于,钛合金料为长、宽、高均小于7cm的钛合金矩形块或者直径小于7cm的钛合金球。4.根据权利要求3所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员:李聪,陈荐,李微,李传常,何建军,
申请(专利权)人:长沙理工大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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