[发明专利]一种提高铸造Ti-5Al-2.5SnELI钛合金力学性能的热处理工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热处理工艺，具体是能提高铸造Ti-5Al-2.5SnELI钛合金力学性能的热处理工艺。

背景技术

Ti-5Al-2.5SnELI钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能、低温性能好等优点，因此它在航空、航天、化工、造船等工业部门获得日益广泛的应用，发展迅猛，但是目前Ti-5Al-2.5SnELI钛合金主要以锻件应用于航空、航天、化工、造船等工业部门的设备中，对于该合金铸件的应用还很有限。针对Ti-5Al-2.5SnELI钛合金锻件的热处理工艺较多，而针对该合金铸件的热处理工艺研究的很少，并且普通热处理工艺很难提高该合金铸件的力学性能，不能满足航空、航天、化工、造船等领域对更高强度该合金铸件的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高铸造Ti-5Al-2.5SnELI钛合金力学性能的热处理工艺方法，解决航空、航天领域对更高强度该合金铸件的需求。

采用的技术方案是：

一种提高铸造Ti-5Al-2.5SnELI钛合金力学性能的热处理工艺方法，包括下述工艺步骤：

一、制备Ti-5Al-2.5SnELI钛合金精密铸造试棒型壳：

1、用压蜡机压制Φ20蜡棒。

2、将蜡棒用酒精清洗干净，并自然晾干。

3、将晾干的蜡棒放入清洗剂中清洗，风干3-5小时，再进行钛合金精铸型壳涂挂工艺，共涂挂8-10层，每层涂挂间隔时间为3-8小时。

4、蜡棒挂壳完成后，进行磨壳处理，磨壳完成后型壳焙烧3-8小时，焙烧温度1000℃。

二、制备Ti-5Al-2.5SnELI钛合金精密铸造热处理用试棒：

1、制备自耗电极：将Ti-5Al-2.5SnELI钛合金铸锭机械加工成所需自耗电极，并用丙酮对自耗电极进行清洗。

2、装炉

将坩埚的法兰盘、内壁和底座用砂纸打磨光滑，清洁干净，并检查法兰盘及坩埚各部分表面及焊缝有无烧伤痕迹或凹坑，并将与熔化电极同材质的电极残头切片放在坩埚底部作为底垫，同材质碎屑作为起弧料。

3、熔炼。将制得的自耗电极装入真空自耗电极凝壳炉中，启动真空泵，抽至真空度为≤2×10^-1Pa后，进行熔炼，熔炼参数为：

1)电压38-45V，电流10000-18000A；

2)真空度控制在：2×10^-1Pa；

3)自耗电极与坩埚内壁的间隙：30-100mm；

4)冷却水水压：0.4MPa，坩埚进水口水温为19℃，坩埚出水口水温为40℃。

4、浇铸

将制备好的型壳放入150kg真空自耗电极凝壳炉中，离心转速为200-300转/分，进行离心浇铸。

5、将浇铸好的试棒型壳取出，利用风镐将试棒外层的精铸陶瓷型壳清除干净，利用线切割将试棒从浇道上切割下来。

三、对试棒进行热处理

第一步：将试棒放入热等静压炉内加热至930-940℃，保温2-4小时，炉冷到300℃，出炉空冷，热处理过程中炉内压力保持130-150MPa。

第二步：将第一步处理后的试棒放入真空热处理炉内，加热至1010-1030℃，保温1小时，炉冷，热处理过程中炉内保持真空度≤10^-1Pa。

本发明的优点在于：该合金精铸试棒经过本发明的热处理工艺后，试棒力学性能能够达到R_m≥811MPa，R_p0.2≥766MPa，A≥11.2％，Z≥21％，本发明的热处理工艺能够显著提高该合金铸件的力学性能。

具体实施方式

一、一种提高铸造Ti-5Al-2.5SnELI钛合金力学性能的热处理工艺方法，包括Ti-5Al-2.5SnELI钛合金铸造试棒型壳的制备、Ti-5Al-2.5SnELI钛合金热处理用精铸试棒的制备和试棒的热处理。

制备Ti-5Al-2.5SnELI合金精密铸造试棒型壳，包括下述工艺步骤：

1、用10吨单工位压蜡机压制Φ20mm蜡棒100根。

2、将蜡棒每25根组焊成一组，共组焊四组。

3、将蜡棒组用酒精清洗干净，自然晾干。

4、将干燥好的蜡棒组，放入清洗剂中进行清洗，风干5小时。将干燥好的蜡棒组进行涂挂10层，每层的涂挂间隔时间为8小时，型壳挂壳完成后，进行磨壳处理，磨壳完成后型壳焙烧8小时，焙烧温度1000℃。

二、制备Ti-5Al-2.5SnELI合金热处理用试棒，包括下述工艺步骤：

1、合金电极制备