一种用于改善Ti65合金铸件组织的热处理工艺

技术领域

本发明属于高温钛合金技术领域，具体涉及到一种用于改善Ti65合金铸件组织的热处理工艺。

背景技术

Ti65合金是中国科学院金属研究所自主研制(专利号：CN201410195990.9)的一种最高使用温度为650℃的高温钛合金。由于该合金的成分特点，使该合金较传统两相钛合金，例如TC4、TA15和TC11等具有更高的使用温度和热强性，但合金的塑性较差。因此该合金发明专利《一种新型耐热钛合金及其加工制造方法和应用》中，与该合金的匹配的热加工工艺均采用了两相区反复变形的方式获得双态组织，以匹配合金的强塑性。随着航空航天领域某些复杂构件对轻质、耐高温材料的迫切需求，研制出Ti65铸造构件并要求铸件具有较好的塑性成为目前650℃高温钛合金尚未解决的难题。

发明内容

为解决上述技术问题，提出了一种用于改善Ti65合金铸件组织的热处理工艺，具体技术方案如下：

一种用于改善Ti65合金铸件组织的热处理工艺，热处理工艺包括如下步骤：

步骤1)：将Ti65合金铸件加热至β转变温度以上5～10℃，热透后出炉水冷；

步骤2)：炉温升至合金β转变温度以下15～30℃后将铸件放置于热处理炉中再次快速升温至设置温度后保温60～180分钟；

步骤3)：随后铸件随炉降温10～15℃，然后继续保温60～180分钟后再升温至β转变温度以下15～30℃继续保温60～180分钟；如此重复该步骤10～20次；

步骤4)最后铸件随炉冷却至β转变温度以下20～40℃，保温90～120后空冷或风冷。

所述的一种用于改善Ti65合金铸件组织的热处理工艺，其优选方案为Ti65合金铸件的成分的质量百分比为，Al：5.4～6.0％，Sn：3.5～4.5％，Zr：3.0～4.5％，Mo：0.2～0.8％，Si：0.25～0.5％，Nb：0.2～0.5％，Ta：0.3～1.2％，W：0.2～1.6％，C：0.0～0.07％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。

所述的一种用于改善Ti65合金铸件组织的热处理工艺，其优选方案为所述Ti65钛合金铸件最终得到双态组织，其在室温强度不低于1060Mpa，屈服不低于950Mpa，延伸率不低于5％，面缩不低于7％，在650℃强度不低于670Mpa，屈服不低于650Mpa，延伸率不低于10％，面缩不低于15％。

本发明与现有技术相比具有的优点和有益效果：

与传统热处理相比，本发明工艺最终得到双态组织，其室温延伸率较传统的热处理工艺大幅提高；铸件的室温强度不低于1060Mpa，屈服不低于950Mpa，延伸率不低于5％，面缩不低于7％，在650℃强度不低于670Mpa，屈服不低于650Mpa，延伸率不低于10％，面缩不低于15％。

附图说明

图1为本发明实施例1热处理后的Ti65合金铸件的显微组织照片；

图2为本发明实施例2热处理后的Ti65合金铸件的显微组织照片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

本实施例所用材料是规格为直径25mm，长度为200mm的Ti65合金铸棒，其成分为Ti-5.6Al-4.0Sn-3.6Zr-0.5Mo-0.3Nb-1.0Ta-0.8W，其合金相变点为1035℃；

Ti65合金铸件加热至1045℃保温15分钟后水冷，然后炉温升至1020℃后将铸件放置于炉中快速升温至1020℃后保温120min，然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1005℃保温100min后随炉再升温至1015℃后保温100min；然后随炉降温至1005℃保温100min后随炉再升温至1015℃后保温100min；然后随炉降温至1005℃保温100min后随炉再升温至1015℃后保温100min；然后随炉降温至1005℃保温100min后随炉再升温至1015℃后保温100min；最后铸件随炉冷却至1000℃，保温100min后空冷。

经实施例1循环热处理制备的Ti65合金铸件，室温及高温拉伸性能数据如表1所示：

表1实施例1中Ti65铸件的拉伸性能

实施例2：

本实施例所用材料是规格为直径25mm，长度为200mm的Ti65合金铸棒，其成分为Ti-5.6Al-4.0Sn-3.6Zr-0.5Mo-0.3Nb-1.0Ta-0.8W，其合金相变点为1035℃；

Ti65合金铸件加热至1040℃保温10分钟后水冷，然后炉温升至1020℃后将铸件放置于炉中快速升温至1020℃后保温120min，，然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1020℃后保温60min；然后随炉降温至1010℃保温100min后随炉再升温至1015℃后保温100min；然后随炉降温至1005℃保温100min后随炉再升温至1015℃后保温100min；然后随炉降温至1005℃保温100min后随炉再升温至1015℃后保温100min；然后随炉降温至1005℃保温100min后随炉再升温至1015℃后保温100min；最后铸件随炉冷却至1000℃，保温120min后空冷。

经实施例2循环热处理制备的Ti65合金铸件，室温及高温拉伸性能数据如表2所示：

表2实施例2中Ti65铸件的拉伸性能

由表1和表2对比分析可以得到，铸件在β转变温度以下10～45℃温度范围内到温装炉进行保温—降温—保温—升温—保温┈┈循环热处理制度，当循环热处理制度达到10次时，铸件的室温强度不低于1060Mpa，屈服不低于950Mpa，延伸率不低于5％，面缩不低于7％，在650℃强度不低于670Mpa，屈服不低于650Mpa，延伸率不低于10％，面缩不低于15％，继续增加热处理循环次数时，室温和高温强度变化不大，室温和高温塑性会略有提升。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。