通过热处理任意调整钛合金中等轴α相含量的方法技术

本发明专利技术提供了一种通过热处理任意调整钛合金中等轴α相含量的方法，包括：观察显微组织，获得初生等轴α相体积分数；选定固溶温度，使其在相变点以下5

【技术实现步骤摘要】
通过热处理任意调整钛合金中等轴
α
相含量的方法


[0001]本专利技术属于钛合金的热处理
，具体涉及一种通过热处理任意调整钛合金中等轴α相含量的方法。

技术介绍

[0002]钛合金是轻质结构材料中综合性能优异的合金，具有比强度高、耐高温、耐腐蚀、低模量、超弹性、生物相容性好等特点，广泛地应用于航空航天、兵器工业、核工业、石油化工、冶金工业、舰船工业、海洋开发、医疗卫生以及日常生活等领域。
[0003]钛合金的力学性能由合金成分和显微组织决定，常见的组织有片层组织、等轴组织和双态组织。片层组织具有比较粗大的等轴原始β晶粒，在晶界上有连续的晶界α相，晶内由不同取向的α片束团组成，由于原始β晶粒粗大且晶界有连续的晶界α相存在，片层组织的室温拉伸塑性和疲劳性能较低，而断裂韧性和蠕变性能较好。等轴组织是片层组织在下α+β两相区经过充分塑性变形时动态再结晶，或随后在下α+β两相区热处理时再结晶形成的，等轴组织具有较高的室温塑性和高周疲劳性能。双态组织是在β转变组织的基体上，分布着一定数量的初生等轴α相，β转变组织是细小的片层组织，双态组织的形成条件与等轴组织类似，区别在于在α+β两相区的变形温度或随后的热处理温度较高。双态组织具有较好的综合力性能，其性能主要取决于初生等轴α相的体积分数，塑性和疲劳极限随初生α相体积分数增加而提高，而持久和蠕变强度则随初生α相体积分数的增加而降低。
[0004]等轴组织或双态组织中初生等轴α相的体积分数可以通过提高固溶温度使其降低，直至超过相变点后完全消失，但是，如要使用现有工艺提高双态组织中的等轴α相的体积分数，必须要对材料在下α+β两相区再次充分塑性变形或随后在下α+β两相区热处理，无法仅通过热处理实现。这使得材料热变形一旦完成后，通过后续热处理仅能使等轴α相的体积分数向更少的方向改变，合金的显微组织无法随意精确调控进而控制力学性能。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种通过热处理任意调整钛合金中等轴α相含量的方法，尤其能够增加双态组织中的等轴α相体积分数，甚至获得完全的等轴组织。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：
[0007]对于含有任意体积分数初生等轴α相的初始组织，不需要经过塑性变形，仅通过热处理能够增加等轴α相体积分数至超过90％，获得等轴组织后，通过再次在不同温度进行固溶处理，能够任意调整等轴α相体积分数。具体地，
[0008]一种通过热处理任意调整钛合金中等轴α相含量的方法，其包括如下步骤：
[0009](1)、对于所获材料制备金相试样、观察显微组织，获得初始组织中初生等轴α相体积分数；
[0010](2)、根据初始组织中初生等轴α相体积分数，选定固溶温度，使其在相变点以下5
‑
70℃的α+β两相区，初始材料中的初生等轴α相体积分数越少，则需要越高的固溶温度；
[0011](3)、将材料随炉加热或放置温装炉，在选定的固溶温度下充分保温以完全消除次生片层α相，使在该温度下材料中仅含有初生等轴α相和β相基体；
[0012](4)、将材料缓慢冷却至低于400℃，冷却过程中初生等轴α相发生长大，同时新的等轴α相在β晶界处形核和长大，最终获得等轴组织，等轴α相体积分数甚至可超过90％；
[0013](5)、根据所需的初生等轴α相体积分数，再次在不同温度进行固溶处理，使固溶温度在相变点以下5
‑
70℃的α+β两相区，所需的等轴α相体积分数越少，则需要的固溶温度越高，充分保温后使得部分等轴α相转变为β相，然后空冷、风冷、油冷或水淬，能够任意调整等轴α相体积分数。
[0014]优选地，步骤(1)中，材料可以为α型钛合金、近α型钛合金、双相钛合金和近β型钛合金中的一种以上。
[0015]优选地，步骤(4)中，材料缓慢冷却的速率为1
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30℃/min。
[0016]由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：
[0017]本专利技术针对于含有任意体积分数初生等轴α相的初始组织，不需要经过塑性变形，仅通过热处理能够增加等轴α相体积分数至超过90％，获得等轴组织后，通过再次在不同温度进行固溶处理，能够任意调整等轴α相体积分数，从而可以调整力学性能。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的通过热处理任意调整钛合金中等轴α相含量的方法的流程图。
[0019]图2为本专利技术的实施例中BT25y钛合金在950℃固溶2h，风冷+580℃时效6h，空冷后得到的显微形貌图。
[0020]图3为本专利技术的实施例中BT25y钛合金在930℃固溶2h，风冷+580℃时效6h，空冷后得到的显微形貌图。
[0021]图4为本专利技术的实施例中BT25y钛合金经过图2处理后在950℃下固溶2h随炉冷却后得到的显微形貌图。
[0022]图5为本专利技术的实施例中BT25y钛合金经过图2处理后在960℃下固溶2h随炉冷却后得到的显微形貌图。
[0023]图6为本专利技术的实施例中BT25y钛合金经过图2处理后在965℃下固溶2h随炉冷却后得到的显微形貌图。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种通过热处理任意调整钛合金中等轴α相含量的方法。
[0025]如图1所示，本专利技术的通过热处理任意调整钛合金中等轴α相含量的方法包括如下步骤：
[0026](1)、对于所获材料制备金相试样、观察显微组织，获得初始组织中初生等轴α相体积分数；
[0027](2)、根据初始组织中初生等轴α相体积分数，选定固溶温度，使其在相变点以下5
‑
70℃的α+β两相区，初始材料中的初生等轴α相体积分数越少，则需要越高的固溶温度；
[0028](3)、将材料随炉加热或放置温装炉，在选定的固溶温度下充分保温以完全消除次
生片层α相，使在该温度下材料中仅含有初生等轴α相和β相基体；
[0029](4)、将材料以1
‑
30℃/min的速率缓慢冷却至低于400℃，冷却过程中初生等轴α相发生长大，同时新的等轴α相在β晶界处形核和长大，最终获得等轴组织，等轴α相体积分数甚至可超过90％；
[0030](5)、根据所需的初生等轴α相体积分数，再次在不同温度进行固溶处理，使固溶温度在相变点以下5
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70℃的α+β两相区，所需的等轴α相体积分数越少，则需要的固溶温度越高，充分保温后使得部分等轴α相转变为β相，然后空冷、风冷、油冷或水淬，能够任意调整等轴α相体积分数。
[0031]其中，在步骤(1)中，材料可以为α型钛合金、近α型钛合金、双相钛合金和近β型钛合金中的一种以上。
[0032]以下结合实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0033]实施例：
[0034]本实施例所用材料是α+β型BT25y热强钛合金，其名义成分(质量分数，％)为Ti
‑
6Al
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过热处理任意调整钛合金中等轴α相含量的方法，其特征在于：其包括如下步骤：(1)、对于所获材料观察显微组织，获得初始组织中初生等轴α相体积分数；(2)、根据初始组织中初生等轴α相体积分数，选定固溶温度，使其在相变点以下5
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70℃的α+β两相区；(3)、将材料加热，并在选定的固溶温度下保温，使在该温度下材料中仅含有初生等轴α相和β相基体；(4)、将材料缓慢冷却至低于400℃，使等轴α相体积分数超过90％；(5)、根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨义，周港，邢辉，辛社伟，吴松全，王皞，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：