一种Ti制造技术

本发明专利技术公开了一种Ti

A Ti

【技术实现步骤摘要】
一种Ti2AlNb合金构件的去应力退火热处理工艺
本专利技术涉及粉末冶金钛合金
，具体涉及一种粉末Ti2AlNb合金机械加工后去应力退火热处理工艺。
技术介绍
Ti2AlNb合金是以正交结构O相为主要组成相的Ti-Al系金属间化合物合金，在650～750°C具有优异的强度、断裂韧性、抗蠕变性能，且具有较低的密度和良好的抗氧化能力，因此Ti2AlNb合金在航空发动机热端部件有着很强的应用潜力。Ti2AlNb合金复杂构件目前主要采用精密铸造或者分体锻造后焊接的成形工艺，精密铸造存在难以彻底解决的缩孔、疏松、成分偏析等铸造缺陷，造成废品率高，超差使用普遍；锻造结合焊接方法存在材料利用率低、焊接接头存在开裂风险的弊端，难以满足现代航空发动机高可靠性和减重的要求。粉末冶金近净成形技术是一种将热等静压技术与计算机辅助模具设计制造相结合的直接成形技术，与精铸技术相比，具有成分均匀无宏观偏析、组织细密均匀、性能可靠性高、各向同性、易于进行超声检测等优点，特别适合制备具有复杂型腔的构件，材料利用率接近100％，性能逼近甚至优于变形合金。但用粉末冶金工艺制备的粉末Ti2AlNb合金也有其自身的缺点，Ti2AlNb合金属于脆性的金属间化合物，在机加工后构件内残余应力的作用下极易开裂，从而影响构件的后续服役。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种粉末Ti2AlNb合金机械加工后去应力退火热处理工艺，该热处理工艺能够降低粉末Ti2AlNb合金机械加工后开裂的风险，其特征在于：真空退火热处理的工艺参数为：575～625°C保温2～4h，真空退火热处理的真空度优选为10-2～10-4Pa；热处理保温阶段完成后，停止加热，随炉冷却至150～200°C，然后通氩气冷却至室温。本专利技术可以减少粉末Ti2AlNb合金复杂构件机械加工后的残余应力，从而降低构件开裂的风险。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种Ti2AlNb合金构件的去应力退火热处理工艺，该工艺包括如下步骤：(1)将机械加工后的Ti2AlNb合金构件置于真空退火炉中；(2)去应力退火热处理：热处理温度为575～625℃，优选为595～605℃，保温时间为2～4h，优选为2～3h；(3)热处理保温阶段完成后，停止加热，随炉冷却至150～200°C，然后炉内通氩气冷却至室温。所述Ti2AlNb合金构件采用粉末冶金工艺制备(如热等静压工艺，可参考申请号为201910773601.9的专利制备)，进行机械加工后置于真空退火炉内进行热处理。上述步骤(2)去应力退火热处理过程中，炉内真空度为10-2～10-4Pa。上述步骤(2)去应力退火热处理过程中，升温速率小于8°C/min。本专利技术工艺能够减少Ti2AlNb合金构件机械加工后的残余应力，从而降低构件开裂的风险。本专利技术的优点及有益效果是：1、本专利技术工艺可以在传统的真空热处理炉上实现，该工艺适用范围为Ti-Al系合金(Ti2AlNb及Ti3Al)粉末合金机加工后去应力退火热处理。2、本专利技术工艺中通氩气冷却至室温的作用是将粉末合金构件置于保护性气氛中，防止构件表面氧化着色。3、本专利技术工艺简单实用，可提高粉末合金整体冶金质量和提高粉末合金持久寿命，从而降低其制造成本。4、本专利技术工艺适用于直接热等静压成形的粉末冶金钛合金构件机械加工后去应力退火。附图说明图1为实施例1去应力退火热处理工艺曲线。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图、对比例及实施例对本专利技术进一步详细说明。以下各对比例和实施例合金的成分见表1：表1.Ti2AlNb合金成分(wt.％)粉末Ti2AlNb合金主要相变点：α2+B2→B2，合金相变点TB2＝1055°C；O+B2+α2→B2+α2，合金相变点以下实施例和对比例中机加态的粉末Ti2AlNb合金构件采用热等静压工艺+固溶时效热处理工艺制备，具体过程为：采用氩气雾化制备合金粉末，将尺寸在250微米以下的粉末装入碳钢包套中，真空除气后先进行低温保压处理，再做热等静压处理，最后Ti2AlNb合金构件做固溶及时效热处理后交付。第一阶段低温保压过程：随炉升温升压，保温温度选择在之间，气体压力应大于或等于100MPa，时间大于或等于30分钟且小于或等于2个小时。第二阶段热等静压过程：第一步完成后，继续加热加压，保温温度选择在(TB2-25°C)～(TB2-5°C)之间，气体压力应大于或等于100MPa，时间大于或等于30分钟且小于或等于2个小时。第三阶段固溶时效热处理过程：980℃/2小时，随炉冷至室温；890℃/4小时，随炉冷至室温。机械加工后获得Ti2AlNb合金构件，机加态的粉末冶金Ti2AlNb合金的力学性能及残余应力值见表2所示。表2.机加态的粉末冶金Ti2AlNb合金的力学性能及残余应力备注：表中Rm为抗拉强度；Rp0.2为屈服强度；A为延伸率；Z为断面收缩率；Residualstress为残余应力。对比例1对机加态的Ti2AlNb合金构件进行真空退火热处理，工艺参数为：500°C保温2h，随炉冷却，真空度为10-3Pa。本例所得合金构件力学性能及残余应力值见表3所示。表3.对比例1退火处理后的Ti2AlNb合金的力学性能及残余应力(500°C/2h)备注：表中Rm为抗拉强度；Rp0.2为屈服强度；A为延伸率；Z为断面收缩率；Residualstress为残余应力。对比例2对机加态的Ti2AlNb合金构件进行真空退火热处理，工艺参数为：550°C保温2h，随炉冷却，真空度为10-3Pa。本例所得合金构件力学性能及残余应力值见表4所示。表4.对比例2退火处理后的Ti2AlNb合金的力学性能及残余应力(550°C/2h)备注：表中Rm为抗拉强度；Rp0.2为屈服强度；A为延伸率；Z为断面收缩率；Residualstress为残余应力。实施例1对机加态的Ti2AlNb合金构件进行真空退火热处理，工艺参数为：600°C保温2h，随炉冷却，真空度为10-3Pa；随炉冷却至150°C时，炉内通氩气冷却至室温。本实施例所得合金构件力学性能及残余应力值见表5所示。表5.实施例1退火热处理后的Ti2AlNb合金的力学性能(600°C/2h)备注：表中Rm为抗拉强度；Rp0.2为屈服强度；A为延伸率；Z为断面收缩率；Residualstress为残余应力。实施例结果表明，通过对机加工态的Ti2AlNb合金构件进行去应力退火热处理，残余应力由拉应力转变为压应力状态，且经600°C/2h退火热处理的合金构件压应力较对比例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ti

【技术特征摘要】
20191210 CN 20191125927941.一种Ti2AlNb合金构件的去应力退火热处理工艺，其特征在于：该工艺包括如下步骤：
(1)将机械加工后的Ti2AlNb合金构件置于真空退火炉中；
(2)去应力退火热处理：热处理温度为575～625℃，保温时间为2～4h；
(3)热处理保温阶段完成后，停止加热，随炉冷却至150～200℃，然后炉内通氩气冷却至室温。


2.根据权利要求1所述的Ti2AlNb合金构件的去应力退火热处理工艺，其特征在于：步骤(2)去应力退火热处理过程中，热处理温度为595～605℃，保温时间为2～3h。


3.根据权利要求1所述的Ti...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴杰，田晓生，卢正冠，崔潇潇，李一平，徐磊，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21