一种在双相钛合金中获得三态组织的热处理工艺，它涉及一种在钛合金中获得三态组织的热处理工艺。本发明专利技术解决了获得三态组织钛合金的近β锻造技术存在的工作温度区间相对较窄和不便于温度的控制的问题。本发明专利技术的工艺步骤为：第一次热处理，将初始组织为双态组织的钛合金加热到低β转变点１０～３０℃的温度范围内保温，保温时间每１ｍｍ保温６０～３００ｓ，再放入水槽冷却到室温；第二次热处理，将经过第一次热处理后的钛合金加热到低β转变点４０～６０℃的温度范围内保温，保温时间在第一次热处理保温时间的基础上增加３０～６０ｍｉｎ，然后以空冷方式进行冷却，得到三态组织钛合金。本发明专利技术的热处理工艺无需近β热变形预处理，且工作温度区间宽和便于温度的控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在钛合金中获得三态组织的热处理工艺，属于钛合金热加工
技术介绍
钛合金具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高的优点，是航天航空、石油化工、生物医 学等领域的重要材料。对于双相钛合金，通过不同的热加工工艺可以获得不同的显微组织。 双态组织和片状组织是双相钛合金的两种典型组织。双态组织由等轴a和13转变组织构 成，具有双态组织的钛合金，其塑性和热稳定性较好，高温性能和断裂韧性相对较差。具有片 状组织的钛合金，其塑性和热稳定性相对较差，而高温性能和断裂韧性较好。近十多年，科研 人员通过近P锻造技术在钛合金中获得了三态组织，这种组织包含20%等轴a 、50 60% 片状a及余下为|3转变组织。三态组织综合了双态组织和片状组织的优点，因此具有良好 的综合性能，具有三态组织的钛合金，其塑性、热稳定性、高温性能和断裂韧性均较好。目前除 近P锻造技术外，尚未见报道有其它方法可在双相钛合金中获得三态组织。而近P锻造需 在a+|3 — |3转变点以下10 2(TC进行锻造，工作温度区间相对较窄，不便于温度的控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决获得三态组织钛合金的近13锻造技术存在的工作温度 区间相对较窄和不便于温度的控制的问题，进而提供一种在双相钛合金中获得三态组织的 热处理工艺。本专利技术的一种在双相钛合金中获得三态组织的热处理工艺的步骤为 步骤一 第一次热处理，将初始组织为双态组织的钛合金加热到低13转变点10 3(TC的温度范围内保温，保温时间以钛合金材料的最大横截面的长边尺寸计算，即每lmm保温60 300s，保温结束后迅速放入水槽冷却到室温； 步骤二 第二次热处理，将经过第一次热处理后的钛合金加热到低13转变点40 6(TC的温度范围内保温，保温时间在第一次热处理保温时间的基础上增加30 60min，然 后以空冷方式进行冷却，得到三态组织钛合金。 本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果本专利技术的热处理工艺无需近13热变 形预处理，且工作温度区间宽和便于温度的控制；本专利技术的热处理工艺简便易行且适用范 围广泛，只要初始组织为等轴a和|3转变组织构成的双态组织即可，不管是退火状态还是 热变形后冷却状态均可采用本专利技术的热处理工艺；若应用本专利技术的热处理工艺对热变形后 的钛合金工件进行处理，则在工件满足尺寸精度的前提下，不须对热变形温度做严格要求， 只要热变形温度在a+P区内采用本专利技术的热处理工艺均能够获得三态组织钛合金。附图说明 图1是13转变点为98(TC钛合金的原始组织图，图2是钛合金普通双相区退火后的双态组织图，图3是钛合金13热处理后的片状组织图，图4是热处理工艺曲线图(图中 横轴为时间，纵轴为温度，1为第一次热处理温度上升曲线，2为第一次热处理保温曲线，3 为第一次热处理水冷曲线，4为第二次热处理温度上升曲线，5为第二次热处理保温曲线，6 为第二次热处理水冷曲线，7为13转变点曲线)，图5是经过第一次热处理后的钛合金组织 图，图6是第二次热处理后得到的钛合金的三态组织图。具体实施例方式具体实施方式一 本实施方式的一种在双相钛合金中获得三态组织的热处理工艺 的步骤为 步骤一 第一次热处理，将初始组织为双态组织的钛合金加热到低13转变点10 30°C的温度范围内保温，所述13转变点的温度为1000±20°C，保温时间以钛合金材料的最 大横截面的长边尺寸计算，即每lmm保温60 300s，保温结束后迅速放入水槽冷却到室 温； 步骤二 第二次热处理，将经过第一次热处理后的钛合金加热到低13转变点40 6(TC的温度范围内保温，所述13转变点的温度为1000士2(TC，保温时间在第一次热处理保 温时间的基础上增加30 60min，然后以空冷方式进行冷却，得到三态组织钛合金。 通过步骤一可以在钛合金组织中保留一定含量的等轴初生a相，含量在10 30%之间，余下的为马氏体；通过步骤二可以使在第一次热处理中得到的等轴初生a相保 持原来的含量与形态，而在第一次热处理中得到的一部分细针状马氏体粗化成为具有一定 厚度的片状a ，另外通过空冷可获得一定含量的P转变组织；通过两次热处理就可以获得 由等轴初生a 、片状a及|3转变组织构成的三态组织钛合金。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将初始组织 为双态组织的钛合金加热到低P转变点l(TC的温度下保温，保温时间以钛合金材料的最 大横截面的长边尺寸计算，即每lmm保温60s ;步骤二中将经过第一次热处理后的钛合金加 热到低P转变点45t:的温度下保温，保温时间为每1mm保温60s的基础上增加40min。 本实施方式的热处理工艺曲线参见图4，经过第一次热处理后的钛合金组织如图 5所示，经过第二次热处理后得到的钛合金的三态组织如图6所示，得到的三态组织钛合金 在室温下的强度为1105MPa，50(TC温度下的强度为753MPa，室温下的延伸率为15. 96%，冲 击韧性为45. 44J/cm2。 P转变点为98(TC钛合金的原始组织如图1所示，钛合金普通双相区 退火后的双态组织如图2所示，得到的双态组织钛合金在室温下的强度为1156MPa，50(TC 温度下的强度为705MPa，室温下的延伸率为12. 23%，冲击韧性为27. 78J/cm2 ;钛合金P热 处理后的片状组织如图3所示，得到的片状组织钛合金在室温下的强度为1078MPa，50(TC 温度下的强度为719MPa，室温下的延伸率为9. 8%，冲击韧性为46. 75J/cm2。由上述力学性 能数据可以看出双态组织钛合金塑性较好，但冲击韧性较低；片状组织钛合金冲击韧性较 高，而塑性相对较低；三态组织钛合金由于综合了片状组织和双态组织的优点，从而具有良 好的综合性能，在保持较高强度和塑性的同时，其冲击韧性与片状组织基本相当。 具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将初始组织为双态组织的钛合金加热到低P转变点15t:的温度下保温，保温时间以钛合金材料的最 大横截面的长边尺寸计算，即每lmm保温70s ;步骤二中将经过第一次热处理后的钛合金加热到低P转变点4(TC的温度下保温，保温时间为每1mm保温70s的基础上增加45min。 本实施方式的得到的三态组织钛合金在室温下的强度为1092MPa， 50(TC温度下的 强度为750MPa，室温下的延伸率为13. 58%，冲击韧性为42. 16J/cm2。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将初始组织 为双态组织的钛合金加热到低P转变点2(TC的温度下保温，保温时间以钛合金材料的最 大横截面的长边尺寸计算，即每lmm保温80s ;步骤二中将经过第一次热处理后的钛合金加 热到低P转变点50。C的温度下保温，保温时间为每lmm保温80s的基础上增加50min。 本实施方式的得到的三态组织钛合金在室温下的强度为1089MPa， 50(TC温度下的 强度为746MPa，室温下的延伸率为13. 11%，冲击韧性为41. 53J/cm2。 具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将初始组织为双态组织的钛合金加热到低P转变点25t:的温度下保温，保温时间以钛合金材料的最 大横截面的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在双相钛合金中获得三态组织的热处理工艺，其特征在于：热处理工艺的步骤为： 步骤一：第一次热处理，将初始组织为双态组织的钛合金加热到低β转变点１０～３０℃的温度范围内保温，保温时间以钛合金材料的最大横截面的长边尺寸计算，即每１ｍｍ保温６０～３００ｓ，保温结束后迅速放入水槽冷却到室温； 步骤二：第二次热处理，将经过第一次热处理后的钛合金加热到低β转变点４０～６０℃的温度范围内保温，保温时间在第一次热处理保温时间的基础上增加３０～６０ｍｉｎ，然后以空冷方式进行冷却，得到三态组织钛合金。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱景川，王洋，来忠红，韩磊，刘勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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