[发明专利]一种置氢改善Ti2AlNb基合金板材热拉深性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善Ti₂AlNb基合金板材热拉深性能的方法。

背景技术

航空航天结构和发动机材料是影响航空航天、国防工业等尖端科技领域发展的重要方面，迫切要求进一步减重和提高高温服役性能。钛合金以其优异的物理与力学性能在航空航天等领域得到了广泛的应用。然而，由于受到合金稳定性及抗氧化性能的限制，最高使用温度和抗氧化温度只能达到600℃左右，并且这一温度已成为该类合金材料耐热性的上限，远不能满足发动机某些热端部件的使用要求。Ti₂AlNb基合金板材是一种以O相为主要组成相的合金，该合金具有较高的高温强度、蠕变抗力、断裂韧性和无磁性等优点。同时，Ti₂AlNb基合金板材的密度仅为镍基合金的60％左右，因此被认为是航空航天领域最具有应用前景的新型轻质耐高温材料之一。然而，Ti₂AlNb基合金板材也有其自身的缺点，如加工变形抗力大、塑性流动差、模具选材困难和成形质量差等。

发明内容

本发明是要解决现有Ti₂AlNb基合金板材在应用过程中加工变形抗力大、塑性流动差、模具选材困难和成形质量差的问题，而提供一种置氢改善Ti₂AlNb基合金板材热拉深性能的方法。

本发明一种置氢改善Ti₂AlNb基合金板材热拉深性能的方法是按以下步骤进行：

一、充氢处理：将Ti₂AlNb基合金板材采用机械加工清除氧化层并采用丙酮清洗3～5次，然后放置于管式置氢炉内，将管式置氢炉内抽真空至绝对压力为1×10^-3Pa，再充入高纯的氩气至管式置氢炉内相对压力为-0.04MPa～-0.02MPa，然后在温度为700℃～800℃的条件下，通入氢气，其分压为0.05MPa～0.15MPa，保温2h～4h，随炉冷却至室温，最终得到置氢Ti₂AlNb基合金板材坯料A；所述置氢Ti₂AlNb基合金板材坯料A中氢原子的质量百分比为0.1％～1％；

二、加热处理：将步骤一得到的置氢Ti₂AlNb基合金板材坯料A在温度为900℃～1000℃的条件下保温至坯料热透，得到置氢Ti₂AlNb基合金板材坯料B；

三、成形过程：在应变速率为0.001s^-1～0.05s^-1、拉深系数为0.33～0.56、温度为900℃～1000℃的条件下对步骤二得到的置氢Ti₂AlNb基合金板材坯料B进行高温拉深，变形后在900℃～1000℃温度范围内保温1h～2h后随炉冷却，得到成形的置氢Ti₂AlNb基合金板材拉深件；

四、除氢处理：将步骤三得到的成形的置氢Ti₂AlNb基合金板材拉深件置于真空热处理炉内，在温度为700℃～800℃的条件下保温4h～6h，随炉冷却至室温，得到改善后的Ti₂AlNb基合金板材。

本发明的有益效果是：

本发明基于氢致增塑机理，将氢作为一种临时元素添加到Ti₂AlNb基合金板材中，在不增加材料重量的条件下，可以有效地降低Ti₂AlNb基合金板材的变形抗力，增加合金的塑性，同时降低模具选材难度及模具成本，增加模具使用寿命。

附图说明

图1为实施例四所得成形的未置氢Ti₂AlNb基合金板材拉深件在加润滑条件下的拉深件照片；图2为实施例三所得改善后的Ti₂AlNb基合金板材在加润滑条件下的拉深件照片。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种置氢改善Ti₂AlNb基合金板材热拉深性能的方法是按以下步骤进行：