一种钛合金制件的焊接工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种钛合金制件的焊接工艺，将钛合金表面预处理后与欲焊接的其它工件组合固定后放入真空热处理炉内，采用三段式升温方式随炉升温至900~950℃，保温，随炉冷却，即得钛合金制件；所述三段式升温方式为：随炉升温至400~450℃，保温10~20min，以5~15℃/min的升温速率将温度升至700~800℃，保温30~40min，继续以5℃/min的升温速率将温度升至900~950℃，保温30~40min，随炉冷却。本发明专利技术钛合金制件具有较好的抗拉强度；本发明专利技术焊接工艺简便、生产效率高，同时可以有效避免传统普通退火工艺引起的合金强度降低，具有较好的应用前景。具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金制件的焊接工艺


[0001]本专利技术属于合金制备的
，具体涉及一种钛合金制件的焊接工艺。

技术介绍

[0002]钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛及钛合金是五十年代兴起的一种十分重要的结构金属。同其它结构金属相比，它具有一系列突出的优点。首先是钛的比重小，比强度高。钛的比重为4.5, 介于铝(2.7)和铁(7.6)之间，但比强度高于铝和铁。钛合金的耐热性也比铝、镁合金高的多。例如，在300
°
C~350
°
C， 钛合金的强度比铝、镁合金的强度大约高一个等级，而400
°
C~ 500
°
C，铝、镁合金由于强度和硬度急剧下降而完全丧失工作能力，钛合金却能继续保持足够的使用强度。
[0003]目前，已有上百种钛合金问世，钛合金可以分为 α 合金、（α+β）合金、β合金及金属间化物钛合金。近年来，新型钛合金主要有 4 种类型：高温钛合金、高强高韧 β 型钛合金、钛铝基合金及其复合材料与阻燃钛合金。汽车轻量化是钛材最具开发潜力的市场之一，钛合金主要应用于汽车发动机零部件中，例如：连杆、弹簧、曲轴、紧固件等。
[0004]钛合金常用的生产工艺包括热处理方法，钛合金的热处理通常为了达到降低加工过程中的残余应力，实现塑性、可加工性及结构稳定性的较好组合，提高断裂韧性、疲劳强度、及高温蠕变性能。钛合金热处理方法主要有固溶时效、复杂双重退火和普通退火等3种工艺。固溶时效主要用于小规格棒材热处理，不适合用于焊接零件的焊后热处理，容易引起零件严重变形，复杂双重退火后得到的钛合金拉伸强度较好，但该工艺的缺点是过于复杂，需经过两次真空热处理，其中740～760℃保温后要求快速气冷，必须具备大型真空气淬热处理炉才能达到要求的冷却速度；普通退火工艺的主要缺点是基体抗拉强度低，且对冷却速度的要求过于严格(3～5℃/min)，而目前工厂中的真空热处理炉的冷却速度一般在0.5～3℃/min。
[0005]因此，目前亟需开发出一种工艺简便、生产效率高，同时可以有效避免传统普通退火工艺引起的合金强度降低的钛合金焊接工艺。

技术实现思路

[0006]钛合金具有许多优良性能，特别是其具有优异的力学性能。钛合金的力学性能也是目前航空、航天以及武器装备等诸多领域所关心的重点，特别是超高强钛合金在航天飞机中的使用比例越来越大，也成为衡量新一代战斗机先进性的一个重要标准。进一步提高钛合金的比强度，对于减轻飞机重量有非常重大的战略意义，是未来航天事业发展的方向。随着超高强钛合金的使用范围越来越广，对其强度的要求也越来越高。为此，超高强度钛合金是钛合金开发和应用的重要方向之一。
[0007]现有常用的钛合金往往不能兼备较高的强度与较好的塑性。例如，目前经常使用的钛合金VT22的抗拉强度为1160MPa，延伸率为4.2% ；钛合金Ti_15_3的 抗拉强度为840MPa，延伸率为21% ；钛合金β 21S的抗拉强度为1015MPa，延伸率为 17% ； TIMETALLCB
的抗拉强度为1095MPa，延伸率为17%。目前这些众所周知的钛合金以及采用上述现有专利技术制得的β钛合金，都存在具有较高强度又不具有良好的塑性，或者具有较好的塑性又不具有尽如人意的强度的缺点。
[0008]专利CN101638739A公开了一种高性能钛合金新材料，该合金的化学成分及质量百分比为：Al：3％～7％；Mo：1％～6％；V：0.5％～6％；Sn：1％～4％；Zr：1％～4％；Cr：0.5％～3％；Nb：0.5％～3％；Si：0.01％～0.3％；Ti为余量。该高性能钛合金的综合性能非常好，在国内外处于领先地位，在强度和塑性保持在最高水平时，大幅提高钛合金的断裂韧度，提高钛合金零部件的使用性能。但该专利得到的钛合金强度只能达到1200 Mpa左右。
[0009]专利CN102011026A公开了一种钛合金及其制备方法，涉及钛基合金，其元素组成的质量百分比为Al：5％～9％、V：1％～6％、Mo：8％、Nb：11％～15％、Zr：1％、Cr：0.1％～2％和余量为Ti；在该钛合金的熔炼过程中加入非晶钛合金孕育剂。该专利技术钛合金具有新的更加合理的元素组成成分，在熔炼工艺中加入了非晶钛合金孕育剂，增加了钛合金凝固时的异质形核核心，细化了铸态钛合金晶粒，该专利技术方法制备得到的钛合金产品的抗拉强度可以达到1370MPa，延伸率可以达到11.6％，强韧兼备，可广泛应用于生产制造民用航空飞机的紧固件。但该方法技术步骤复杂，需控制的条件太多，加大了其操作难度以及成本。
[0010]本专利技术的目的在于客服现有技术存在的不足而提供一种钛合金制件的焊接工艺，制备得到的钛合金在具备较好的抗拉强度的同时，还具有较好的塑性，且制备工艺简单。
[0011]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种钛合金制件的焊接工艺，将钛合金表面预处理后与欲焊接的其它工件组合固定后放入真空热处理炉内，采用三段式升温方式随炉升温至900~950℃，保温，随炉冷却，即得。
[0012]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述预处理的方法为：将钛合金表面用有机溶剂清洗干净。
[0013]进一步地，所述有机溶剂为丙酮、苯、硝酸、氢氟酸中的一种。
[0014]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述有机溶剂为丙酮。
[0015]进一步地，所述钛合金选自TC18钛合金、TA2钛合金、TC11钛合金或TC17钛合金；在本专利技术的一个具体实施方式中，所述钛合金为TC18钛合金。
[0016]进一步地，所述三段式升温方式为：随炉升温至400~450℃，保温10~20min，以5~15℃/min的升温速率将温度升至700~800℃，保温30~40min，继续以3~10℃/min的升温速率将温度升至900~950℃，保温30~40min，随炉冷却。
[0017]在本专利技术的一个具体实施方式中，三段式升温方式为：随炉升温至400℃，保温15min，以5℃/min的升温速率将温度升至700℃，保温30min，继续以5℃/min的升温速率将温度升至950℃，保温30min，随炉冷却。
[0018]专利技术人在实验中发现，真空度对钛合金制件的抗拉强度也会有一定影响，当真空度高于6
×
10
‑2Pa时，钛合金制件的拉伸强度降低，合金由脆性断裂转变为韧性断裂；当真空度低于5
×
10
‑2Pa时，钛合金制件的拉伸强度低于1200Mpa。
[0019]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述真空度为5
×
10
‑2Pa~6
×
10
‑2Pa。
[0020]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述冷却温度不高于200℃。
[0021]本专利技术具有如下有益效果：
本专利技术钛合金制件具有较好的抗拉强度和延伸率，使抗拉强度能够达到1380 Mpa以上，延伸率达到10%；本专利技术焊接工艺简便本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金制件的焊接工艺，其特征在于，将钛合金表面预处理后与欲焊接的其它工件组合固定后放入真空热处理炉内，采用三段式升温方式随炉升温至900~950℃，保温，随炉冷却，即得。2.根据权利要求1所述的一种钛合金制件的焊接工艺，其特征在于，所述预处理的方法为：将钛合金表面用有机溶剂清洗干净。3.根据权利要求2所述的一种钛合金制件的焊接工艺，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮、苯、硝酸、氢氟酸中的一种。4.根据权利要求1所述的一种钛合金制件的焊接工艺，其特征在于，所述钛合金选自TC18钛合金、TA2钛合金、TC11钛合金或TC17钛合金。5.根据权利要求1所述的一种钛合金制件的焊接工艺，其特征在于，所述三段式升温方式为：随炉升温至400~450℃，保温10~20min，以5~15℃/min的升...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹立孟，张可欣，王刚，姚宗湘，张鹤鹤，陈玉华，方乃文，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：